文档介绍：西南科技大学
硕士学位论文
无线传感器网络的低功耗设计技术研究
姓名:张大踪
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:杨涛
20070410
摘要无线传感器网络由大量集成有传感器、数据处理单元和无线通信有效地传输到接收端。由于节点的供电单元能量有限且不易更换,能量消耗成为无线传感器网络的核心阉题。可以从两个途径去解决该闯是解决延长网络生存期问题的根本途径。理等多方面研究了网络的能量优化问题,创建了传感节点的功耗模型,对各模块进行了专门的功耗优化和功耗管理。设计了一种温湿度传感节点和汇聚节点,进行数据的采集与传输,并将采集数据借助汇聚节点通过计算机查询,建立传感器网络与计算机的通信。并结合本系统设计的特点,采用了一种基于随机突发式的信道接入技术来优化网络的能量消耗,并借助于一种基于误帧率的反向功率控制技术进一步降低系统能耗。同时设计了一种基于同步信号触发、中断捕获、多级放大的测试系统,来检测无线传感节点的高动态微弱电流,以验证低功耗设计的效果;并进行了通信距离和误帧率测试,以验证网络的传输性能。经过仿真和测试分析,结果证明网络的系统能耗得到了优关键词:无线传感器网络低功耗设计西南科技大学硕士研究生学位论文第模块的节点通过自组织方式构成,可以将环境信息通过网络方式及时题:一是提高电源的能量:二是通过低功耗设计技术提高网络的能量效率。然而,由于电源能量的提高存在瓶颈,提高网络的能量效率才本文从无线传感器网络的体系结构设计、节点设计、网络能量管化和降低。网络协议功率控制’
,;,,甀:籔
曙蝴:懦签名:张大凉签名:罅关于论文使用和授权的说明独创性声明日期:.‘·.∥本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文的复印件,允许该论文被查阅和借阅;学校可以公布该论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。导师签名:
绪论无线传感器网络的发展及应用无线传感器网络的产生及发展西南科技大学硕士研究生学位论文第近年来随着通信技术、嵌入式计算技术、微机电系统际鹾痛ǜ衅骷际醯姆伤俜⒄梗哂懈兄D芰Α⒓算能力和通信能力的微型传感器开始出现,这些微型传感器通过组网构成传感器网络U庵执ǜ衅魍缒芄恍凳奔嗖狻⒏兄:筒杉绶植记域内的各种环境或监测对象的信息,并对这些信息进行处理,获得详尽而准确的信息,传送给需要这些信息的用户。无线传感器网络在环境与军事监控,地震与气候预测、地下、深水以及外层空间探索等许多方面都具有广阔的应用前景。可以说无线传感器网络是信息感知和采集的一场革命,是世纪最重要的技术之一。传感器网络最初来源于美国国防高级研究计划局囊桓鲅芯肯钅浚笔贝τ诶湔绞逼冢A思嗖獾方潜艇的活动情况,需要在海洋中布置大量的传感器,使用这些传感器所监测的信息来实时监测海水中潜艇的行动5怯捎诘笔奔际跆跫南拗疲使得传感器网络的应用只能局限于军方的一些项目中,难以得到推广。传摩器网络的发展历程“·.图—
.尴叽ǜ衅魍绲挠τ煤颓熬西南科技大学硕士研究生学位论文随着无线通信、微处理器和等技术的发展,传感器网络的理想蓝图得以逐步实现。传感器网络大致经历了如图镜姆⒄估獭5谝代传感器网络出现在世纪年代,使用具有简单信号获取能力的传统传感器,采用点对点传输连接传感控制器构成的传感器网络;第二代传感器网络具有获取多种信号的综合能力,采用串/并接口与传感控制器相联,构成综合多种信息的传感器网络;第三代传感器网络出现在世纪年代后期和本世纪初,用可获取多种信号的智能传感器,采用现场总线连接传感控制器,构成局域网,成为智能传感器网络;第四代传感器网络正在研究开发,用大量的具有多功能多信息信号获取能力的传感器,采用自组织无线接入网络,与传感器网络控制器连接,构成无线传感器网络“,。无线传感网络技术是典型的具有交叉学科性质的军民两用的战略性技术,其典型应用如图所示。无线传感器网络具有可快速部署、可自组织、隐蔽性强和高客错性的特第农业应用医疗应用无线传赣器网络的典型应用”,军事应用工程应用图—
无线传感器网络的研究现状于监测降雨量、河位水位和土壤水分的低车取啊西南科技大学硕士研究生学位论文点,非常适合在军事上应用。利用无线传感器网络能够实现对敌军兵力和装备的监控、战场的实时监视、目标的定位、战场评估、核攻击和生物化学攻击的监测和搜索