導航:首頁 > 無線網路 > 無線感測器網路開發

無線感測器網路開發

發布時間:2023-10-08 07:21:17

什麼是無線感測網路

無線感測器網路是一種分布式感測網路,它的末梢是可以感知和檢查外部世界的感測器。WSN中的感測器通過無線方式通信手念,由大量的靜止或移動的感測器以自組織和多跳的方式構成的無線網路,以協作地感知、採集、處理和傳輸網路覆耐純蓋地理區域內被感昌薯咐知對象的信息,並最終把這些信息發送給網路所有者的。因此網路設置靈活,設備位置可以隨時更改,還可以跟互聯網進行有線或無線方式的連接,通過無線通信方式形成的一個多跳自組織的網路。

無線感測器網路所具有的眾多類型的感測器,可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、雜訊、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等周邊環境中多種多樣的現象。潛在的應用領域可以歸納為: 軍事、航空、防爆、救災、環境、醫療、保健、家居、工業、商業等領域。

㈡ 無線感測器網路系統應用軟體設計的要求是

要求如下。
1.軟體的實時性:由於網路變化不可預知,軟體系統能夠適應於動態多變的網路狀況和外界環境。
2.模塊化:為使軟體可重用,便於用戶根據不同的應用需求快速進行開發,應當將軟旦此件系統的設計模塊化,讓每個模塊完成一個模旅迅抽象鎮搏功能,並制定模塊之間的介面標准。
3.面向具體應用:軟體系統應該面向具體的應用需求進行設計開發,使其運行性能滿足應用系統的QoS要求。

如何開始設計無線感測器網路系統

1、如何選擇合適的無線感測器技術

無線感測器網路系統的基本架構包括三部分,第一部分是無線收發晶元,其職責是將數字信息轉換為高頻無線信號傳送出去和將接收到的高頻無線信號恢復成數字信息。無線感測器收發晶元而言,IEEE 802.15.4能為無線感測器應用提供最佳方案,這是因為IEEE 802.15.4規范可能是主要且可能唯一的實用標准。目前全球有多家公司提供這方面的收發晶元。像TI公司的CC2420,CC2520等晶元都特別適用於鈕扣電池和低電能應用的低功耗特性。實現一個典型的無線感測器網路節點和路由器,可以採用多晶元方案,如圖3所示,由一個無線收發晶元和一個微控制器(單片機)組成,微處理器可以採用低功耗的MSP430,無線晶元可以採用CC2520,CC2420等;

典型的無線感測器網路節點或者路由器隨著技術不斷發展,已經有越來越多的公司,將無線收發器晶元和微控制器和無線收發器做成了一個片上系統(SoC),例如TI公司採用8051內核的CC2430、CC2431等ZIGBEE無線單片機,隨著無線感測器網路對計算能力提高要求,最近Freescale公司也推出了ARM內核的32位ZIGBEE無線單片機. 使用這些SoC無線單片機設計無線感測器網路,將使無線感測器節點具有更小的體積,更低的功耗和更低的價格;TI公司在國內的技術合作夥伴深圳無線龍科技公司等,也同時提供這些晶元,開發工具的相關技術支持;無線感測器網路構架第二部分是運行於單片機或者無線單片機內部的嵌入式軟體,也稱軟體協議棧(network stack), 網路堆棧有兩個職責。

首先,它必須要處理節點間的無線鏈接通信質量的頻繁變化和環境因數對無線通訊造成的干擾,具有對網路自組織,自恢復的能力;網路堆棧的第二個職能是要具有很強的路由演算法能力,確保訊息可靠高效地通過各種網路拓撲(星狀,網狀等等)從源節點(如果現有,可以通過成百上千路由節點)發送到目標節點。確保通訊的實時性要求。

ZigBee聯盟是由眾多技術供應商和開發商組成的獨立標准組織。也是目前世界是最大的,基於IEEE 802.15.4平台的網路軟體協議棧標准提供聯盟;

該組織從ZIGBEE2004,ZIGBEE2006,ZIGBEE2007 ,不斷發展,目前提供的的兩個網路棧是:ZigBee和ZigBee PRO。從使用角度看,ZigBee堆棧很適合一般包含十到幾百個節點的小型網路。而ZigBee PRO是ZigBee的超集,它增加了一些功能,可對網路進行擴展並更好地應對來自其他技術的無線干擾,而且可以適應更大型的網路和具有更加可靠的路由通訊演算法和無線通訊可靠性;無線感測器網路構架第三部分應用軟體,這部分包括各種根據用戶現有開發的軟體代碼,這些代碼目前大部分是採用C語言來進行開發,可以之間以介面和API方式,調用軟體協議棧的功能;在多種無線感測器網路技術中,我們認為採用802.15.4國際標准和ZIGBEE技術,作為我們設計無線感測器系統的起步,有如下優點:

1)兼容一個全球化的可靠的國際標准;

2)可以通過TI, Freescale這樣的大型晶元供應商.獲得穩定的無線收發晶元和無線單片機來源,也可以獲得免費的ZIGBEE協議棧和相關源代碼,降低開放門檻;

3)能夠採用KEIL和IAR這樣的高性能軟體編譯調試環境,可以大大加快開放速度,縮短上市周期;

2、開始無線感測器網路系統設計准備些什麼?

首先,我們現需要進行一些知識准備,對無線感測器網路需要的技術和知識,進行准備,雖然可能我們已經熟悉單片機和相關軟體開發技術,但是無線收發器和無線SoC(無線單片機)還是有獨特的地方,而且IEEE802.15.4和ZIGBEE協議棧等,也是具有一定難度的知識領域;好在目前在無線感測器網路和無線單片機方面,已經有大量的技術書籍可供參考,圖四是一些無線感測器相關技術書籍,對入門無線感測器網路可能開卷有益;

其次,我們仍然需要一套容易使用的無線感測器網路(WSN)開發系統,這是因為:

1)我們需要一套完整的軟體編譯開發平台,包括IAR和KEIL的編譯調試環境,在線模擬器等必要的開發工具;

2)我們進入無線感測器系統設計的難度重心,是盡快掌握無線感測器網路協議棧軟體使用,同時盡快進入相關應用軟體開發,所以我們需要一套已經完成高頻測試的無線節點,網關,路由器和無線模塊來進行硬體評估和運行我們的嵌入式應用軟體和協議棧軟體;

3)我們需要相關溫度,壓力,加速度,光線,濕度等感測器介面到這個系統,方便我們系統設計;

4)我們在進入一個陌生的技術領域時,往往會有很多的困難,我們需要相應的技術支持和知識支持;

目前,很多國內企業,都已經推出了各種無線感測器網路開發工具,圖五是國內企業成都無線龍通訊科技公司的一種最新的,支持美國德州儀器TI CC2520無線收發器和TI ZIGBEE 2007/PRO協議棧的無線感測器網路(WSN)開發系統的新產品,包括在線模擬器,PC GUI網路監視控制軟體,相關源代碼無線感測器網路示範代碼包裝等,是快速進入無線感測器網路系統設計的可選擇國產工具之一;

3、設計無線感測器系統具體過程

當我們完成了上述的知識准備和相關開發工具准備後,我們就可以開始一個無線感測器設計過程了,下面,我們以一個家庭節能無線感測器網路系統為實例,看看一個無線感測器網路的實際過程;家庭節能系統框圖如圖六所示:

家庭中的電器,包括空調,洗衣機,冰箱等,構成一個典型的無線感測器網路,通過能源管理網關和安裝在戶外的無線轉發路由器,實時傳輸到能源公司電腦化管理網路和資料庫,實現對家庭能源的管理;設計任務包括設計嵌入到家電內部的無線感測器網路單元(無線節點),家庭無線顯示單元和家庭能源控制單元(無線節點或者無線路由器),能源管理網關(無線網關)等;

㈣ 什麼是無線感測器網路

本教程操作環境:windows10系統、Dell G3電腦。
什麼是無線感測器網路無線感測器網路(Wireless Sensor Networks, WSN)是一種分布式感測網路,它的末梢是可以感知和檢查外部世界的感測器。WSN中的感測器通過無線方式通信,因此網路設置靈活,設備位置可李戚以隨時更改,還可以跟互聯網進行有線或無線方式的連接。通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網路。
基本信息

無線感測器網路是一項通過無線通信技術把數以萬計的感測器節點以自由式進行組織與結合進而形成的網路形式。
構成感測器節點的單元分別為:數據採集單元、數據傳輸單元、數據處理單元以及能量供應單元。
其中數據採集單元通常都是採集監測區域內的信息並加以轉換,比如光強度跟大氣壓力與濕度等;數據傳輸單元則主要以無線通信和交流信息以及緩扒發送接收那些採集進來的數據信息為主;數據處理單元通常處理的是全部節點的路由協議和管理任務以及定位裝置等;能量供應單元為縮減感測器節點占據的面積,會選擇微型電池的構成形式。
無線感測器網路當中的節點分為兩種,一個是匯聚節點,一個是感測器節點。
匯聚節點主要指的是網關能夠在感測器節點當中將錯誤的報告數據剔除,並與相關的報告相結合將數據加以融合,對發生的事件進行判斷。
匯聚節點與用戶節點連接可藉助廣域網路或者衛星直接通信,並對收集到的數據進行處理。
相較於傳統式的網路和其他感測器相比,無線感測器網路有以下特點:
(1)組建方式自由。無線網路感測器的組建不受任何外界條件的限制,組建者無論在何時何地,都可以快速地組建起一個功能完善的無線網路感測器網路,組建成功之後的維護管理工作也完全在網路內部進行。
(2)網路拓撲結構的不確定性。從網路層次的方向來看,無線感測器的網路拓撲結構是變化不定的,哪哪陵例如構成網路拓撲結構的感測器節點可以隨時增加或者減少,網路拓撲結構圖可以隨時被分開或者合並。
(3)控制方式不集中。雖然無線感測器網路把基站和感測器的節點集中控制了起來,但是各個感測器節點之間的控制方式還是分散式的,路由和主機的功能由網路的終端實現各個主機獨立運行,互不幹涉,因此無線感測器網路的強度很高,很難被破壞。
(4)安全性不高。無線感測器網路採用無線方式傳遞信息,因此感測器節點在傳遞信息的過程中很容易被外界入侵,從而導致信息的泄露和無線感測器網路的損壞,大部分無線感測器網路的節點都是暴露在外的,這大大降低了無線感測器網路的安全性。
組成結構:

無線感測器網路主要由三大部分組成,包括節點、感測網路和用戶這3部分。其中,節點一般是通過一定方式將節點覆蓋在一定的范圍,整個范圍按照一定要求能夠滿足監測的范圍;感測網路是最主要的部分,它是將所有的節點信息通過固定的渠道進行收集,然後對這些節點信息進行一定的分析計算,將分析後的結果匯總到一個基站,最後通過衛星通信傳輸到指定的用戶端,從而實現無線感測的要求。

㈤ 無線感測器節點的軟體開發平台有哪些

MantisOS的無線感測器網路應用開發模型
無線感測器網路是當今信息領域新的研究方向,應用前景十分廣闊.考慮無線感測器網路的應用相關性,總結無線感測器網路應用程序開發研究經驗,引入軟體工程思想,提出一個無線感測器網路應用開發過程模型,可以提高開發速度和開發質量;隨後給出了一個在MantisOS下開發應用程序的技術模型,降低了使用MantisOS的線程管理機制開發多任務應用程序可能出現的線程上下文切換開銷

閱讀全文

與無線感測器網路開發相關的資料

熱點內容
安遠全網網路營銷參考價 瀏覽:950
蘋果6splus無線網路連不上 瀏覽:723
綏化市龍江網路投訴電話多少 瀏覽:658
網路模式切換軟體下載 瀏覽:166
學生網路安全常識ppt 瀏覽:243
網路貸款公司怎麼追債 瀏覽:540
網路異常怎麼刪除 瀏覽:510
最好網路電視免費影視軟體 瀏覽:266
網路被人言語攻擊怎麼辦 瀏覽:430
路由器有手機連接電腦沒有網路 瀏覽:611
無網路看cctv電視的軟體 瀏覽:942
保險理財網路營銷策劃 瀏覽:902
網路安全的重要任務是 瀏覽:399
路由器查詢網路日誌 瀏覽:711
桐廬移動網路卡 瀏覽:914
網路連接丟失堡壘之夜 瀏覽:40
用cmd打開無線網路連接wifi 瀏覽:636
怎麼區分自己手機的網路制式 瀏覽:650
路由器是運行在網路層的協議 瀏覽:562
小新電腦怎麼連接無線網路 瀏覽:831

友情鏈接