无线传感器网络课程设计.doc

16目录1课题的来源与背景12无线传感器网络体系结构33无线传感器网络节点结构43.1无线传感器网络节点43.2无线传感器网络节点设计53.2.1处理器模块63.2.2通信模块63.2.3能量供应模块84实验程序流程图94结束语12参考文献:141课题的来源与背景微电子技术、计算技术和无线通信技术的进步，推动了低功耗多功能传感器的快速发展，使其在微小体积内能够集成信息采集、数据处理和无线通信等多种功能。无线传感器网络⋯WirelessSensorNetwork，WSN)就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。其典型工作方式如下：将大量传感器节点抛撤到感兴趣区域，节点通过自组织快速形成一个无线网络。随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微小节点借助于内置的形式多样的传感器测量所在周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号，从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等众多部署者感兴趣的物质现象。在网络中．节点既是信息的采集和发出者，也充当信息的路由者，采集的数据通过多跳路由到达网关。网关(一些文献也称为Sinknode)是一个特殊的节点，可通过Intemet、移动通信网络、卫星等与监控中心通信，也可利用无人机飞越网络上空，通过网关采集数据。无线传感器网络在环境、健康、家庭和其他商业领域有广阔的应用前景，在军事、空间探索和灾难拯救等特殊领域有其得天独厚的技术优势⋯。以军事应用为例，传感器网络将会成为C41SRT(command，control，communication，computing，intelligence，surveillance，reconnaissanceandtargeting)系统不可或缺的一部分。C41SRT系统的目标是利用先进的高科技技术，为未来的现代化战争设计一个集命令、控制、通信、计算、智能、监视、侦察和定位于一体的战场指挥系统．受到了军事发达国家的普遍重视。因为传感器网络是由密集型、低成本、随机分布的节点组成的，自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃，这一点是传统的传感器技术所无法比拟的，也正是这一点，使传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境中，包括监控我军兵力、装备和物资，监视冲突区，侦察敌方地形和布防，定位攻击目标，评估损失，侦察和探测核、生物和化学攻击。在战场，指挥员往往需要及时准确地了解部队、武器装备和军用物资供给的情况，铺设的传感器将采集相应的信息，并通过网关将数据送至指挥所，再转发到指挥部，最后融合来自各战场的数据形成我军完备的战区态势图。在战争中，对冲突区和军事要地的监视也是至关重要的，通过铺设传感器网络，以更隐蔽的方式近距离地观察敌方的布防；当然，也可以直接将传感器节点撤向敌方阵地，在敌方还未来得及反应时迅速收集利于作战的信息，传感器网络也可以为火控和制导系统提供准确的目标定位信息。在生物和化学战中，利用传感器网络及时、准确地探侧爆炸中心将会为我军提供宝贵的反应时间，从而最大可能地减小伤亡。传感器网络也可避免核反应部队直接暴露在核辐射的环境中。在军事应用中，与独立的卫星和地面雷达系统相比，传感器网络的潜在优势表现在以下几个方面：（1）分布节点中多角度和多方位信息的综合有效地提高了信噪比，这一直是卫星和雷达这类独立系统难以克服的技术问题之一。（2）传感器网络低成本、高冗余的设计原则为整个系统提供了较强的容错能力。（3）传感器节点与探侧目标的近距离接触大大消除了环境噪声对系统性能的影响。（4）节点中多种传感器的混合应用有利于提高探测的性能指标。（5）多节点联合，形成覆盖面积较大的实时探测区域。（6）借助于个别具有移动能力的节点对网络拓扑结构的调整能力，可以有效地消除探测区域内的阴影和盲点。由于无线传感器网络巨大的科学意义和应用价值，已经引起了世界发达国家学术界、军事部门和工业界的极大关注。从2001年开始，DARPA(美国国防部高级研究计划署)已把智能传感器网络作为一项优先发展的研究计划，出资近7亿美元，在众多大学和研究机构展开传感器网络的基础研究，以求获得五角大楼想要的所谓战区“超视觉”数据。2002年8月，NSF(美国国家科学基金会)一期资助4000万美元在UCLA成立了传感器网络研究中心，联合周边大学(包括UCB、USC和USR等)展开“嵌入式智能传感器”的研究项目，以求利用传感器网络对我们生活的物理世界实现全方位的测试与控制，这也是美国国情咨文中有关NGI最主要的远景规划之一。美国英特尔公司、微软公司等信息工业界巨头也开始了传感器网络方面的工作，纷纷设立或启动相应的行