无线传感网络覆盖技术的应用与研究

论文摘要

近年来,智能楼宇的安全、舒适和便利已经越来越被人们重视,因此在它的设计上提出了更高的要求。传统的智能楼宇设计中,一般都是采用综合布线的方式,但是这有很多的弊病,比如资源浪费、线路易损和老化、修理不便、布线复杂等等,相比而言,无线传感网络不仅能弥补这些缺点,而且更加具有自己的特性,灵活并且是可扩展的,还能够快速准确的对网络故障作出诊断,因此无线传感网络技术在智能楼宇中的应用是必然的趋势。本文探讨了智能楼宇的发展,无线传感网络在其中的应用,以及所面临的问题,分析了无线传感网络的体系结构和特点,研究了无线传感网络的组网协议和通信标准,针对智能楼宇设计了一个网络通信的协议架构。设计了无线传感网络节点的硬件部分,其中处理器采用的是ARM7系列ARM2131芯片以能满足大容量以及高速率的要求,无线通信模块选择了一款低能耗的CC2420芯片作为通信芯片,它能很好的完成数据,也能更好的控制指令的传输,通过这些设计,硬件部分的功能完整、需要的能耗低,并且安装灵活。深入研究了无线传感网络的核心问题之一覆盖技术,它对整个网络的监控能力起着决定性的作用,介绍了覆盖相关的基本概念,覆盖的几个重要问题：区域覆盖、点覆盖、栅栏覆盖,并且研究了网络覆盖的评价标准。在原有理论的基础上,对虚拟力算法VFA的改进,得到了更加高效的覆盖算法CCVFA,通过对两种算法作用下节点的仿真结果比较,改进的CCVFA算法节点的覆盖效果和覆盖稳定性更好,它在不浪费节点的情况下能够更完全的进行覆盖,以达到节约成本,并且优化覆盖的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 智能楼宇的发展
• 1.2 无线传感网络在智能楼宇中的应用
• 1.3 研究的现状以及所面临的问题
• 1.4 论文的思路
• 第2章 无线传感网络覆盖
• 2.1 无线传感网络简介
• 2.1.1 无线传感网络的体系结构
• 2.1.2 无线传感器网络的特点
• 2.2 无线传感网络覆盖的基本概念
• 2.3 无线传感网络覆盖的几个重要问题
• 2.3.1 区域覆盖
• 2.3.2 点覆盖
• 2.3.3 栅栏覆盖
• 2.4 网络覆盖的评价标准
• 2.5 本章小结
• 第3章 智能楼宇中无线传感网络体系结构和节点的硬件设计
• 3.1 智能楼宇中无线传感网络系统的总体层次结构
• 3.2 智能楼宇中无线传感网络节点的设计准则
• 3.3 基于智能楼宇的无线传感网络节点硬件的设计
• 3.3.1 处理器模块的设计
• 3.3.2 无线通信模块的设计
• 3.3.3 传感器模块的设计
• 3.3.4 电源模块的设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 智能楼宇中无线传感网络软件的实现
• 4.1 智能楼宇中无线传感网络组网技术分析
• 4.2 智能楼宇中无线传感网络的通信标准
• 4.2.1 物理层协议
• 4.2.2 数据链路层协议
• 4.2.3 网络层协议
• 4.2.4 应用层协议
• 4.3 高效的网络覆盖优化
• 4.3.1 虚拟力算法概述
• 4.3.2 高效覆盖情况分析
• 4.3.3 CCVFA算法
• 4.3.4 CCVFA伪代码
• 4.3.5 CCVFA的仿真及其性能的分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢