| 【中文题名】 | 无线传感器网络节能技术的研究 |
| 【英文题名】 | The Research of Energy Aware Technology in Wireless Sensor Networks |
| 【学科专业】 | 物理电子学 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-11-12 |
| 【中关键词】 | 无线传感器网络,无线数据传输,低功耗,节能设计,, |
| 【英关键词】 | wireless sensor network,wlireless data transmission,low power consumption,energy aware design, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>无线通信>移动通信>> |
| 【论文摘要】 |
传感器技术、微机电系统、现代网络和无线通信等技术的进步,推动了具有现代意义的无线传感器网络的产生和发展。
传感器节点是构建无线传感器网络的基本单元,对于大部分无线传感器网络,节点数目众且多靠电池供给能量,采用更换电池的方法来补充能量是不现实的,因此低功耗传感器节点的研制,对于延长网络的生命周期具有非常重要的意义。
本文分析了无线传感器网络能耗特点,研究了当前传感器网络的节能技术及节能策略。作者主要工作如下:
1.分析了传感器网络的能耗特点,确定能量消耗的主要部分是无线通信。从软件、硬件两个方面进行节能设计,首先是降低硬件节点的功耗,在满足网络连通性的情况下使节点能耗降到最低;其次是软件设计,包括DPM技术和网络通信协议的实现,当无线传感器网络节点中的单元模块处于空闲状态时,处理器通过指令将空闲模块关闭或设置为睡眠模式。
2.根据软硬件设计节能策略,选取MSP430F149单片机作为微控制器,nRF905无线收发芯片及低功耗数字集成传感器构建低功耗传感器网络节点;根据nRF技术制定了简洁的数据通信帧格式,减少了无线通信的数据量,编写了点对多点的网络通信协议。 |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
4-5 |
|
ABSTRACT |
5-8 |
|
第一章 绪论 |
8-11 |
|
§1-1 课题的研究意义 |
8 |
|
§1-2 国内外研究现状 |
8-9 |
|
§1-3 论文主要工作及各章内容简介 |
9-11 |
|
第二章 无线传感器网络能耗分析及节能技术的相关研究 |
11-17 |
|
§2-1 无线传感器网络能耗分析 |
12-13 |
|
§2-2 无线传感器网络节能技术相关研究 |
13-14 |
|
2-2-1 针对数据处理的节能技术 |
13 |
|
2-2-2 针对数据传输的节能技术 |
13-14 |
|
§2-3 设计中要考虑的节能策略 |
14-16 |
|
2-3-1 硬件方面的节能策略 |
14-15 |
|
2-3-1-1 处理模块节能策略 |
14-15 |
|
2-3-1-2 通信模块节能策略 |
15 |
|
2-3-2 软件方面的节能策略 |
15-16 |
|
§2-4 小结 |
16-17 |
|
第三章 系统方案的整体设计 |
17-25 |
|
§3-1 几种传感器网络节点的比较 |
17-20 |
|
3-1-1 控制处理单元 |
18 |
|
3-1-2 无线通信单元 |
18-20 |
|
§3-2 无线传感器网络中常用的收发芯片性能参数比较 |
20-23 |
|
3-2-1 射频芯片的选择原则 |
20-22 |
|
3-2-2 nRF 技术与 IEEE802.15.4（Zigbee）技术比较 |
22-23 |
|
§3-3 软件设计 |
23-24 |
|
§3-4 小结 |
24-25 |
|
第四章 低功耗硬件节点的设计 |
25-40 |
|
§4-1 控制单元的选取 |
25-27 |
|
§4-2 传感单元的设计 |
27-32 |
|
4-2-1 温度传感器的选取 |
27-28 |
|
4-2-2 湿度传感器的选取 |
28-30 |
|
4-2-3 光强度传感器的选取 |
30-32 |
|
§4-3 无线收发单元 |
32-36 |
|
4-3-1 nRF905 射频芯片 |
32-33 |
|
4-3-2 模块的数据收发过程 |
33-35 |
|
4-3-3 无线收发单元的硬件电路设计 |
35-36 |
|
§4-4 存储单元 |
36-37 |
|
§4-5 电源单元 |
37 |
|
§4-6 SINK 节点的设计 |
37-38 |
|
§4-7 小结 |
38-40 |
|
第五章 软件及通信协议的设计 |
40-50 |
|
§5-1 系统协议的编写 |
40-44 |
|
5-1-1 点对多点的实现 |
40-41 |
|
5-1-2 数据检错 |
41 |
|
5-1-3 系统通信的同步与节能 |
41 |
|
5-1-4 系统通信的帧结构 |
41-43 |
|
5-1-5 系统的工作流程 |
43-44 |
|
§5-2 节点软件流程图 |
44-48 |
|
§5-3 软件调试 |
48-49 |
|
§5-4 小结 |
49-50 |
|
第六章 结论 |
50-51 |
|
参考文献 |
51-54 |
|
致谢 |
54-55 |
|
攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
55 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.386170 |
