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.     

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。     

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.     

一种无线传感器网络节点操作系统设计

无线传感器网络节点操作系统是无线传感器网络的控制核心,与传统的嵌入式操作系统相比有着很大的不同。阐述了无线传感器网络的特点及其对操作系统的要求,介绍了操作系统SOS,并与当前最流行的操作系统之一TinyOS做了对比分析;并在本实验室设计的用于研究月球车等移动目标定位导航的无线传感器网络节点上设计了基于SOS内核的操作系统。     

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。     

TinyOS下基于MSP430平台的EEPROM驱动程序设计

无线传感器网络节点需要非易失性的外部存储器来保存自身采集的数据、路由信息等传感器数据。这就需要节点上的微处理器能够访问外部存储器。在专门为传感器网络设计的微型操作系统TinyOS中,没有支持对串行EEPROM进行相关操作的底层驱动程序。根据实际需求,在分析了串行EEPROMAT24C512B的功能和TinyOS下硬件抽象体系结构的基础上,设计了基于I2C总线的EEPROM硬件抽象组件体系,实现了TinyOS下基于MSP430平台的串行EEPROM驱动程序,同时满足了应用开发的灵活性与传感器节点功耗低两方面的需求。     

TinyOS中基于优先级的软实时任务调度

TinyOS是一个开源的构件化操作系统,它采用构件化描述语言NesC进行开发,主要针对资源非常有限的无线传感器网络节点而设计。本文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。针对其在实时应用领域的调度缺陷,设计了一种软实时任务调度构件。从实际系统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。     

无线传感器网络节点操作系统研究*

无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术,能够实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,而网络节点上的嵌入式操作系统是其大多数应用的基础。在综合分析大量无线传感器网络体系结构的技术文献和最新研究结果的基础上,提出了无线传感器网络嵌入式操作系统的设计目标,对通用的多任务操作系统μC/OSII和事件驱动的操作系统TinyOS进行了对比分析,指出TinyOS在一些应用中的局限性及拓展。     

无线传感器网络技术在人体参数采集中的应用

针对人体生理参数采集特点,设计了基于CC2430和TinyOS的星型无线传感器网络.实现了传感器节点和中心节点间CSMA/CA协议通信.以温湿度数据采集为例,采用nesC语言开发了节点应用程序.对传感器节点的功耗进行了计算.研究设计方法可应用于相关的周期性无线数据采集中.     

TinyOS集成开发环境的设计与实现

TinyOS是针对资源非常有限的无线传感器网络节点而设计的构件化操作系统,采用构件化描述语言nesC进行开发。由于采用基于构件的软件工程（CBSE）技术,TinyOS可以看成是一个构件库,简化了无线传感器节点上的应用程序设计,但目前缺乏系统配套的构件管理工具和高效集成开发环境(IDE)。分析了构件化描述语言nesC和TinyOS的开发过程,设计并实现了一种构件化集成开发环境及其构件管理器。根据分析和实际使用,该开发环境能有效地简化开发流程并提高开发效率。     

基于IEEE 802.15.4c TinyOS平台的移植研究

TinyOS拥有组件化编程、事件驱动机制、有效的能量资源管理等特点,在无线传感器网络操作系统当中颇受关注。然而,自IEEE 802.15.4c制定以来,TinyOS还未有工作在其标准下的节点平台。因此,文中在分析TinyOS硬件抽象架构的基础上,设计以MSP430F5419A和AT86RF212为硬件架构、以移植TinyOS为软件架构的节点平台,并针对802.15.4c研究协议栈嵌入平台的关键步骤。通过基于CTP协议的多跳组网数据传输实验,结果表明,该平台可以稳定地工作在Tiny-OS操作系统中,并在低功耗、远距离、抗干扰方面,性能较为出色。     

基于LT码数据分发协议性能分析

无线传感网络节点数目庞大,能量消耗大,传感器节点的计算和存储能力有限,网络丢包率较为严重。为了设计节能可靠的网络协议,降低节点的能耗,在TinyOS网络平台上设计实现了基于LT码的数据分发协议,在仿真环境TOSSIM上进行了性能分析,仿真结果表明,基于LT码的数据分发协议,更好的展示了LT码的无比率特性,提高了网络数据传输的可靠性,降低的网络负载。     

基于ZigBee的无线传感器网络平台

介绍了基于Zigbee的无线传感器网络,采用Atmegal28L和CC2420芯片设计实现了,一个基于Zigbee的无线传感器网络平台,详细阐述了系统架构设计,微控制器模块和射频模块硬件设计以及基于TinyOS的软件设计.实验测试该平台工作稳定可靠.     

基于SimpliciTI协议的无线传感器网络设计

针对GPRS、ZigBee、WiFi等国际标准无线传感器网络通信协议价格高、对硬件要求高等问题,提出采用适用于小型射频网络的低功耗SimpliciTI协议设计无线传感器网络的方案。首先介绍了SimpliciTI协议的基本原理;然后给出了一种采用CC2500射频收发芯片和MSP430超低功耗微处理器芯片的无线传感器节点的电路设计方案,并介绍了基于SimpliciTI协议的无线传感器网络的组网及通信过程;最后介绍了基于距离的无线传感器网络定位算法,并针对常用的多边定位算法误差较大的问题,提出了一种改进的定位算法,即通过实际距离和估算距离的误差平方最小化来计算节点坐标的误差修正值,并采用二维双曲线算法修正未知节点的初始定位坐标,从而提高定位精度。     

基于TinyOS的无线传感网络温湿度采集系统

无线传感器网络在智能家居系统中有广泛的应用前景,温度和湿度是影响室内舒适度的两个重要参数。提出了基于TinyOS的无线传感网络温湿度数据采集系统,设计了无线节点模块以及传感模块,分析了TinyOS的运行机制和开发步骤,开发了基于 TinyOS 的底层硬件驱动程序和上位机系统,组成了多跳网络。实验研究表明系统运行良好,达到了预期的设计要求。     

TinyOS路由协议原理及性能评估

LEPS是TinyOS的多跳路由协议，适用于数据聚集型传感器网络。LEPS路由建立一个以汇聚节点为根节点的树型拓扑，每个节点向自己的父节点发送传感数据，并沿最短路径传送到汇聚节点。LEPS协议将跳数和链路质量作为选择父节点的依据，具有一定的传输可靠性保证。该文对LEPS的原理以及在TinyOS中的实现机制进行了分析，在实际的传感器网络中进行了性能实验。LEPS路由协议可以形成并维护一个树型拓扑，但是节点间链路不够稳定，拓扑变化比较频繁。     

基于事件捕获的无线传感网络节点能耗实时估计

无线传感网络节点能耗的动态估计对于延长网络的寿命非常关键。针对无线传感网络节点的实时能耗估计,以运行TinyOS的MICAz节点作为目标平台,对TinyOS进行了功能扩展,用nesC语言设计了一个基于事件捕获的能耗估计模块。采用数据采集卡对各硬件模块的功耗模型进行了标定,实验结果表明该方法的时间和空间开销较小,估计精度约为4%。     

基于TinyOS的传感器网络节点物理层的设计与实现

无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术。基于低功耗、短距离、RF收发芯片TR3000设计的无线通信硬件平台上,设计并实现了基于TinyOS的WSNs节点物理层,提供了无线分组收发、载波侦听以及休眠与唤醒的功能。测试结果表明:该方案具有较低的传输误码率,完全满足了设计需求。     

基于WSN的SimpliciTI协议移植和实现

SimpliciTI 协议是美国TI公司推出的针对简单小型RF网络的专有低功耗协议。在Keil MDK 3.8开发环境下移植 SimpliciTI 网络协议, 设计一种无线传感器网络系统, 系统包括中心节点和终端节点。该系统以单片机STM32F103C8作为微处理器, 通过控制射频收发芯片ADF7021进行数据的收发。通过对 SimpliciTI 网络协议及其拓扑结构进行了分析, 并在此基础上设计低功耗和载波侦听退避算法, 最终实现了基于 SimpliciTI 协议的无线传感网系统, 可用于单数据采集中心和多个传感器节点的场合。