一种无线传感器网络低功耗节点的设计

节点的功耗大小决定着整个无线传感器网络的生命周期,因此,节点的低功耗设计尤为重要;在简单介绍分析各节点设计解决方案及其特点的基础上,分析了无线传感网络系统中低功耗节点设计方案、关键芯片选择、设计及其实现,重点阐述了低功耗控制设计及其实现方法,最后,完成了不同工作条件下的节点消耗电流测量和分析;实验结果表明,提出的节点设计方案在保证低功耗特性的同时,兼具良好通信性能.     

无线传感器网络硬件设计综述

无线传感器网络因其巨大的应用前景越来越受到学术界和工业界的广泛关注。本文介绍了无线传感器网络节点的体系结构,分析比较了国内外当前典型的硬件平台,重点讨论了目前无线传感器网络节点常用的处理器、射频芯片、电源和传感器各自的优缺点,并详细比较了目前应用于无线传感器网络的无线通信技术。     

一种新型唤醒机制的无线传感器网络节点设计

寿命过短一直困扰无线传感器网络(WSNs)与实际应用结合的难题。通过对WSNs工作效率低问题的研究,提出了一种新型射频唤醒机制的WSNs节点的设计方法,对降低节点的功耗和延长WSNs的寿命都有帮助。详细说明了节点设计的硬件结构和软件中的程序流程。可行性分析论证了节点的实用性和低功耗特性。     

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硬件平台的设计与实现

介绍了无线传感器网络的基本原理,阐述了无线传感器网络的特点;分析了802.15.4协议的基本技术要点;给出了无线传感器的设计方案,分别从处理单元,通信单元,传感器单元和电源单元分析了设计思想。从工程实际出发,从器件的选择,接口方式,测试方法等方面实现了设计的全过程。列举了一些无线传感器网络的典型应用。     

无线传感器网络节点低功耗MCU设计与实现

针对现有无线传感器网络节点控制器设计中存在功耗、芯片面积等方面的问题,自行设计了8位哈佛结构低功耗RISC MCU作为节点控制核心。CPU核采用两级流水加速操作,存储器采用分页、分块和映射等方式统一组织,并使用门控时钟和休眠唤醒机制等方式实现MCU低功耗操作,最后采用0.18μm静态CMOS工艺实现该MCU,其工作功耗低于10mW。以该MCU为核心实现了节点硬件平台设计,组建了功能完备的无线传感器网络。     

矿用无线传感器节点低功耗设计与实现

低功耗是无线传感器网络设计中的关键问题。本文以低功耗单片机MSP430为MCU,设计一种应用于矿用顶板离层无线监测系统的无线传感器采集节点。该节点主要功能是运用无线唤醒(WOR)模式,周期性监听信道,实时采集位移数据,并通过RF通信模块传送至监控分站。在分析MSP430的低功耗原理及工作模式的基础上,从硬件设计、工作原理、通信方式上详细阐述节点的低功耗设计技术,同时介绍节点低功耗的应用实现。经过测试,该无线传感器节点具有功耗低、可靠性高的特点,从而最大限度地利用有限的电池能量,在恶劣的矿井环境下具有较高的实用价值。     

无线传感器网络节点的低功耗设计

无线传感器网络(WSNs)能够协作地实时监测、感知和采集各种环境对象的信息,并将信息传递给系统用户主机进行分析处理。节点具有感知和路由的功能,在实际的应用中,功耗是影响节点工作寿命的关键因素。设计分析了WSNs系统功率消耗的构成,并从硬件和软件方面提出和总结了WSNs的低功耗设计方法,设计了一种低功耗的WSNs节点,并进行了测试,结果证明:该方法适合WSNs节点的应用,具有易使用、低功耗特点。     

低功耗无线传感器网络节点的设计

在对无线传感器(WSNS)网络体系结构、传感器节点的特点、功能分析的基础上,给出了无线传感器网络节点的软硬件低功耗设计与实现方案.传感器节点以低功耗嵌入式处理器MSP430F1611为核心,TinyOS为嵌入式实时操作系统,配以基于IEEE 802.15.4的MAC层协议的无线传输模块作为网络数据出口以及CC2420无线收发器,可以实现高速的数据采集和可靠的数据传送,能够较好地达到低功耗和实时性的要求.测试结果证明:该平台适合节点的应用,具有易使用、低功耗特点.     

基于Contiki OS的低功耗无线传感器网络节点设计

无线传感器网络节点能量受限,在设计过程中必须优先考虑能耗问题。通过低功耗硬件选型,设计一款基于16位超低功耗处理器MSP430F5438A及IEEE802.15.4射频收发器AT86RF231的无线传感器网络节点。软件设计方面,使用Contiki操作系统,使节点系统平台摆脱了前后台或有限状态机的软件设计思想,可以使用模块化、进程化风格对节点进行编程。设计测试平台,进行多点环境信息采集实验并对节点功耗进行实际测试,验证节点的实用性及低功耗特性。      

基于WSNs的城市绿地墒情监测硬件平台构建

针对北京城市绿地节水灌溉的需要,以CC2530无线射频芯片为核心,设计了基于无线传感器网络(WSNs)的低功耗终端数据采集节点和协调器,给出了节点硬件的低功耗设计思路,构建了绿地墒情监测硬件平台。实验结果显示:系统能够准确获得环境温度、土壤水分的数据。节点睡眠时的工作电流仅为10μA,节点实际平均工作电流仅为0.265 mA,功耗性能优于市场同类产品约30%。     

基于PSK声通信的无线传感器网络节点设计

可用于无线传感器网络的声信号通信方式,不占用无线电通信频率带宽,无射频干扰,在诸如环境监测、军事侦测等领域有广泛的应用前景。研究了一种基于相移键控(PSK)调制声通信的无线传感器网络节点系统。节点系统采用ARM+FPGA的结构,核心控制器为具有低功耗休眠模式的STM32型ARM芯片,FPGA用于进行数据缓存和部分数据处理,采用PZT型扬声器实现声信号的收发。测试表明:节点系统可以在10m范围内进行数据通信,数据码率300bps,误码率小于10-3,系统最大功耗小于0.1 W,最低休眠功耗小于10μW。     

工业用高温无线传感器节点的设计

提出一种可用于工业中对高温环境下进行测温的的无线传感器网络（WSNs）节点的设计方案,该节点可通过补偿电路自由更换不同的温度探头,从而获得更准确的高温测量值。阐述了节点系统的硬件和软件实现,并介绍了该节点方案在现代陶瓷工业中的应用,实验证明了设计方案的可行性。     

基于WSNs多参数水质监测的终端设计

针对传统水质监测系统不能对水质参数进行实时在线监测,难以准确检测水质参数的动态变化、水质参数检测误差大等问题,提出了基于无线传感器网络(WSNs)多参数水质监测的终端设计方案。采用模块化设计以满足个性化需要;采用太阳能和蓄电池双电源供电,以延长无线节点的工作时间。仿真测试结果显示:pH值、电导率、溶解氧的平均相对误差分别为2.21%,0.69%,2.05%,比传统的水质监测系统的精度提高了30%左右。     

用于周界入侵报警的红外—超声波无线传感器网络节点设计

为了提高周界入侵探测的网络化、自动化水平,有效覆盖传统入侵探测的监控盲区,将无线传感器网络（WSNs）技术应用于周界入侵报警,设计了一种红外—超声波联合周界入侵报警节点和报警软件。节点采用热释电红外传感器与超声波传感器相结合的方式组成前端探测模块,并基于GAINz平台设计实现了无线通信和数字处理单元。通过实验室测试,传感器节点能够成功进行周界入侵报警,并有效消除误差,解决了单一传感器因自身缺陷而出现的漏报误报问题。     

无线传感器网络中APIT--VP三维定位算法

在研究APIT—3D定位算法思想基础上,提出了一种改进的定位算法APIT—VP。新算法解决了APIT—3D算法在节点分布不均匀的情况下定位精度和定位覆盖率较低的问题;在一定程度上避免了PIT—3D测试中出现的OutToIn和InToOut误判错误;并且利用基于中垂面分割法代替原先的网格扫描算法,降低定位运算复杂度,减少能耗。仿真实验结果表明:在无线传感器网络环境理想、300个节点随机部署在100 m×100 m×100 m的三维区域情况下,APIT—VP算法定位覆盖率可达90%,定位误差控制在25%左右,并且与APIT—3D算法相比有效降低了计算复杂度。     

水质监测无线传感器网络的硬件设计

针对传统水质监测系统不能对水质参数进行实时在线监测,难以准确检测水质参数的动态变化、水质参数检测误差大等问题,提出了水质监测无线传感器网络（ WSNs）的硬件设计方案。系统主要通过核心单片机CC2530实现传感器节点设计,采用太阳能电池板进行供电,同时设计了采集温度、pH 值的硬件电路,并对硬件电路进行了稳定性试验。在 IRA 开发环境下,进行传感器节点和协调器的编程,使之能够进行通信。实验结果表明：系统温度、pH值的平均相对误差分别为3.06%,1.64%,提高了监测精度。     

基于无线传感器网络节点的单兵鞋设计

无线传感器网络(WSNs)定位是传感器定位方法中比较实用、可靠的一种技术.为满足单兵作战环境需要,传感器定位技术只能采用无线、可靠、低功耗的技术.在基于WSNs背景下,将传感器定位系统安装鞋底,并通过定位系统自身感知、处理能力将周围环境定位结果实时显示在单兵作战头盔上.无线传输方式可以将战场环境信息实时返回到指挥中心,方便指挥员根据实时战场环境做出正确判断.     

基于无线传感器网络的应急气象观测系统设计

针对传统车载移动气象台在复杂地形中灵活性差和覆盖面积小的缺点,提出了一种基于无线传感器网络的应急气象观测系统。系统包括数据采集层和远程数据传输层,数据采集层实现了一种基于无线传感器网络的便携式气象观测节点,远程数据传输层实现了一种具有通用分组无线业务（GPRS）和北斗卫星通信模块的车载网关。测试结果表明：系统在应急气象观测中便于部署,可以有效扩大气象观测网络的覆盖面积,提高气象观测密度和精度,保证气象观测数据的稳定传输。     

无线传感器网络低功耗真随机源设计

针对无线传感器网络(WSNs)密码安全应用过程中的低功耗需求和无线传感器网络节点集成微型化的趋势,提出一种新的真随机源设计方法用于生成高质量密钥来保证密码算法安全性。该方法基于概率计算单元构建斐波那契振荡随机源。由于概率计算单元工作状态在MOS管的亚阈值电流区,工作电流小使得设计功耗极低。同时,防止电路停振,设计概率信号放大单元保证随机振荡正确性。本设计在中芯国际SMIC 0.13μm工艺下进行仿真验证,所产生的真随机序列性能良好。与基于数字逻辑门的振荡真随机源相比,功耗减小1000倍,面积也有明显减小,适合应用于无线传感器网络之中。