一种无线传感器网络及MAC协议设计

支持无线传感器网络的关键技术包括支撑传感器节点工作的操作系统平台设计,以及节点之间的无线通信网络系统设计.本文以当前的普适计算与无线传感器网络的研究为背景,以解决无线传感器网络的关键技术为核心,提出了一种新型的无线传感器网络的应用系统结构的设计,以及传感器节点的设计,并研究了无线传感器网络的MAC层协议的设计准则.     

无线传感器网络系统平台的开发与设计

基于SIA-MS_1.0硬件平台,在TinyOS操作系统下设计无线传感器网络研究平台。在该无线传感器网络平台上,设计了一个含多传感器的数据采集节点,并在数据链路层对该节点的发送帧进行了研究与设计。对完成的无线传感器节点进行测试、监控。实现了分布式无线传感器网络节点的功能。     

面向无线传感器网络应用的嵌入式操作系统综述

相比一般的嵌入式系统,无线传感器网络节点对操作系统的体积大小﹑能量利用率﹑节点相互间通信以及可重配置﹑可靠性和适应性等方面提出了更高的要求.由于这些特点,针对无线传感器网络节点也出现了各种各样的操作系统.阐述了无线传感器网络的特点及其对操作系统的要求,并介绍了当前无线传感器网络领域所应用的几种操作系统,提出了零操作系统的概念,也对传感器网络操作系统的版权进行了一些讨论,最后对传感器网络操作系统当前现状及发展作了总结.     

基于无线传感器网络的温室环境监控系统研究

为在完成温室内环境参数的自动采集和调控,设计了基于无线传感器网络的温室环境监控方案.介绍了温室监控系统整体结构,分析了基于CC2431无线传感器网络节点的硬件设计,并在此基础上进行了TinyOS操作系统的移植和节点的软件设计.由于该无线传感器网络节点具有功耗低、体积小、工作可靠、易于扩展等优点,基于该无线传感器网络的温室环境监控方案有很好的应用前景.     

一种低功耗无线传感器网络节点的设计

设计了一种低功耗无线传感器网络节点,并完成了TinyOS操作系统在该节点中的移植。该节点的硬件设计综合考虑了功耗和性能等诸多方面,与其他无线传感器网络节点平台相比功耗低、通信距离远。此外,为新的MSP430系列处理器改进了TinyOS的设计工具链环境,使得软件编写可以不局限于GCC编译器。将TinyOS操作系统移植到新节点上,实现了射频收发器CC2520的射频协议栈。     

无线传感器网络与TD-SCDMA接入网关的设计与实现

根据目前无线传感器网络的发展趋势以及3G网络的大面积推广,本文将嵌入式技术、无线传感器网络、TD-SCDMA通信技术有机结合,选用基于32位ARM9核的S3C2440嵌入式微处理为核心,移植Linux操作系统,设计完成了WSN/TD-SCDMA网关,并应用多个无线传感器节点进行组网测试。测试结果验证了网关功能的完备性,实现了无线传感器网络与TD-SCDMA网络的信息接入与共享。     

多项式密钥预分配协议在传感器网络上的实现

在无线传感器网络中，网络安全通信已逐步得到网络架构人员和研究人员的重视。鉴于无线传感器网络大规模、节点资源非常受限、分布式等特性，该文提出了多项式密钥预分配协议，描述了其具体设计流程及独有的优势，并通过代码设计在TinyOS操作系统上得到了实现。     

基于无线传感器网络的通讯组件和测试平台的设计

该文介绍了无线传感器网络(WSN)和TinyOS操作系统的特点。针对当前无线传感器网络在测试时面临的问题,设计出了一个基于TinyOS操作系统的测试平台。该测试平台通过独立于无线网络的辅助网络,对无线传感器网络中的传感器节点进行实时数据采集。测试平台中内建一个通用组件,用于管理网络中的测试数据流,并为测试者提供友好的数据接口,数据流的帧格式可根据不同应用进行配置,实验表明该测试平台能很好的辅助开发人员对无线传感器网络进行测试。     

无线传感器网络节点的硬件设计

采用自行设计的8位RISC结构低功耗MCU作为节点控制核心,使用门控时钟、两相时钟流水和休眠唤醒机制实现MCU的低功耗操作,利用0.18 μm CMOS工艺实现该MCU;设计并实现了无线传感器网络节点硬件平台,在该平台上移植TinyOS操作系统,实现了多跳路由结构的无线传感器网络.     

基于微处理器的无线传感器节点的设计

本文描述了一种无线传感器网络节点的硬件平台组成,分别对负责无线收发功能实现的射频芯片、负责数据采集的传感器模块、负责整体上工作的微处理器进行了描述,对和CC2420与EM78815微处理器的硬件接口进行了设计:然后介绍了本无线传感器网络系统整体软件体系结构与设计,主要包括软件总体架构、硬件驱动层设计和操作系统层设计.     

一种动态无线传感网络操作系统－SOS

无线传感器网络节点,在一般用途的系统和嵌入式系统里都有自己的特点。有时必须在能源很少并且环境比较恶劣的情况下工作,同时还提供共同服务,使它很容易编写应用程序。在当前流行的无线传感网络操作系统TinyOs下,虽然各个组件可以互相提供共同服务,但是每个传感器节点必须单独的运行一个静态的系统镜像,所以很难满足多维应用的系统或者频繁的应用更新。SOS,一种从设计上更考虑动态性的更适合微型节点的操作系统应运而生。它由一个公共的内核和模块组成,它有自己的消息机制．动态内存机制,可以动态加载和动态卸载模块,以及其他的一些服务。然而模块之间是通过一个相互的预定协作机制相互联系的．没有内存的保护。但是尽管如此,SOS通过一系列自己的手段有效的克服了这些缺点,比如看门狗定时器,垃圾回收系统等等。相互独立的模块之间,可以通过最小的系统终端来添加或者删除。通过对比,虽然SOS是动态设计并且使用了更高的内核接口．但是跟TinyOs相比,总的使用开销却是基本一样的。SOS是基于模块化的,容易编程。TinyOS是基于组件化,效率高。而MantisOS可以支持多线程,但是代码占用空间大。由此可以看到,SOS是一个具有自己的特点和优势的无线传感网络操作系统。     

可信操作系统研究*

简要回顾了安全操作系统的发展历史,指出了安全操作系统当前存在的主要问题;在此基础上提出了可信操作系统的概念,分析了可信操作系统的特点、内涵以及与安全操作系统的关系;最后提出了可信操作系统需要解决的问题,为下一步将要开展的工作奠定基础。     

椭圆曲线密码体制在WSN上的应用

分析椭圆曲线等公钥技术在无线传感器网络中的应用。介绍无线传感器网络操作系统TinyOS的体系结构、NesC程序开发基本流程和基于TinyOS的椭圆曲线密码库TinyECC。利用TinyECC设计并实现基于椭圆曲线密码体制的轻量级节点验证协议。分析结果证明该协议在无线传感器网络上可行。     

基于无线传感网络瓦斯传感器调校技术研究

设计基于无线传感网络技术的瓦斯传感器调校系统,采用JENIC5139模块架构无线瓦斯传感器节点,实现瓦斯检测数据的及时发送、瓦斯传感器的在线调校及参数动态设定;基于无线传感网络的瓦斯传感器节点克服目前瓦斯传感器稳定性差、调校费时费力的缺点,将传统7天升并调效一次传感器的周期延长到2个月,显著提高煤矿企业生产效率;井上控制中心通过无线网络不但可以随时了解瓦斯传感器的工作状态.还可实现瓦斯传感器的动态调零和非线性动态修正,显著改善煤矿企业安全生产水平.     

TinyOS内核调度机制及改进策略

分析了具有代表性的无线传感器网络操作系统TinyOS的调度机制并指出其不足。在此基础上提出了改进方案并实现了基于优先级的调度策略。从模拟仿真及在实际系统GAINS节点中应用的结果可知，该改进方法能很好地改善无线传感器网络通信性能。     

一种动态无线传感网络操作系统——SOS

无线传感器网络节点,在一般用途的系统和嵌入式系统里都有自己的特点。有时必须在能源很少并且环境比较恶劣的情况下工作,同时还提供共同服务,使它很容易编写应用程序。在当前流行的无线传感网络操作系统TinyOs下,虽然各个组件可以互相提供共同服务,但是每个传感器节点必须单独的运行一个静态的系统镜像,所以很难满足多维应用的系统或者频繁的应用更新。SOS,一种从设计上更考虑动态性的更适合微型节点的操作系统应运而生。它由一个公共的内核和模块组成,它有自己的消息机制,动态内存机制,可以动态加载和动态卸载模块,以及其他的一些服务。然而模块之间是通过一个相互的预定协作机制相互联系的,没有内存的保护。但是尽管如此,SOS通过一系列自己的手段有效的克服了这些缺点,比如看门狗定时器,垃圾回收系统等等。相互独立的模块之间,可以通过最小的系统终端来添加或者删除。通过对比,虽然SOS是动态设计并且使用了更高的内核接口,但是跟TinyOs相比,总的使用开销却是基本一样的。SOS是基于模块化的,容易编程。TinyOS是基于组件化,效率高。而MantisOS可以支持多线程,但是代码占用空间大。由此可以看到,SOS是一个具有自己的特点和优势的无线传感网络操作系统。     

基于TinyOS的CC1100驱动程序设计

在无线传感器网络中,网络整体性能取决于节点上的通信模块。该文根据实际需要,在实现网络基本功能的前提下,选用功耗较小的CC1100芯片作为节点的无线收发单元。在分析CC1100功能特性并介绍嵌入式操作系统TinyOS的基础上,阐述如何使用NesC语言实现基于MSP430F1611平台的CC1100驱动程序。     

煤矿安全监测系统无线传感器网络网关设计

针对煤炭工业以太网络与井下ZigBee无线传感器网络异构互联的需要,提出了一种煤矿安全监测系统无线传感器网络网关设计方案;介绍了网关的软硬件实现要点,并在不额外移植新操作系统内核的情况下,对ZigBee协议栈Z-Stack的操作系统抽象层进行了相应扩展,以满足嵌入式网关系统任务实时性要求。测试结果表明,该网关实现了ZigBee无线传感网络和以太网的通信协议转换功能,保证了数据转发的实时性和可靠性。     

A general approach for building Linux on sensor node Imote2

Recently, Wireless Sensor Network (WSN) has become a significant research field. Imote2 is an advanced WSN platform, which supports Linux operating system. However, building Linux on Imote2 is not trivial. In this paper, we introduce a general approach in detail, including installing bootloader, communication between Imote2 and host PC, as well as loading kernel and file system. After it, some fundamental configurations on Imote2 and host PC are presented. We further provide test method by sending and receiving radio on Imote2. More development on Imote2 with Linux can benefit from our approach.