无线传感器网络节点的设计和应用.pdf

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1、学校代码：10255作者学号：2080850无线传感器网络节点的设计和应用THEDESIGNANDAPPLICATIONOFWIRELESSSENSoRNETWORKNODES学科专业：模式识别与智能系统作者姓名：朱铭煜指导教师：周武能教授完成日期：2011年2月答辩日期：2011年2月25日东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全

2、意识到本声明的法律结果由本人承担。东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在——年解密后适用本版权书。本学位论文属于，不保密耐。学位论文作者签名：眷彩劲熙指导教师签名：日期：如f(年瑚蛔日期：训J年≯月惦摘要无线传感器网络节点的设计和应用本文研究目的是用红外和震动传感器采集人员经过时产生的信号，用震动和磁敏传感器采

3、集车辆经过时产生的信号，然后传感器节点进行信号处理，数据融合，识别是人员还是车辆，把结果通过无线网络传送给中心节点，最后由中心节点上报给电脑。本文的意义是为将来无线传感器网络在交通监控中的应用做预先研究。无线传感器网络总体设计方法如下：其由众多节点以移动自组网方式构成，网络包含两类节点，即多个传感器节点和一个中心节点。传感器主要有3类，分别是红外，震动和磁敏传感器。它是静态网络，传感器节点以单跳的形式将数据传送给中心节点。中心节点和传感器节点以轮询和CSMA．CA(载波监听多路复用／碰撞避免协议)结合的方式进行通信。为了简化设计，所有的节点均具有相同的硬件结构，由节点是否

4、接传感器以及节点上运行的软件来区分是中心节点还是传感器节点。在软件上，中心节点没有传感器节点的数据采集和识别算法，但增加了控制管理以及上传数据给电脑的功能。节点在硬件和软件上都采用了低功耗，集成化和模块化设计，保证了系统的可靠性和灵活扩展性。硬件设计流程分为五步：架构设计、器件选择、原理图设计、PCBlayout设计和制版测试。节点采用基于模块化的系统结构，包括无线摘要通信模块、串口通信模块、传感器模块、数据采集和处理模块和电源模块。软件设计分为三个部分：单片机程序，电脑串口调试软件，电脑MATLAB程序。单片机程序是网络协议和识别算法的载体。具体分为主程序，驱动和初始化

5、部分，网络部分，数据采集部分，识别算法部分。串口调试软件是网上下载的现成软件。MATLAB程序通过串口接收节点上传的数据，并且显示和保存。根据保存的数据，编程实现识别算法。MATLAB还作为初期的识别算法验证，频谱分析的软件平台，方便把程序移植到单片机中。硬件和软件设计完成后，必须经过相应的测试。硬件测试是质量测试，观察元器件焊接的情况，通过测试程序初始化硬件来检测其质量。软件测试是功能测试，检测网络建立、网络维护和数据传输的情况和识别结果的正确率。最后的联调测试是根据实际环境的应用测、—A讽。在一般环境下，节点间通信畅通，识别算法正确率在80％以上，基本满足了应用要求。

6、本文在轮询和CSMA．CA结合的网络通信方式；节点刚上电启动时，自动检测环境噪声，修改阀值的抗干扰算法；识别算法中的极值点检测和不需要计算时间的频率计算方法，有应用上的创新。关键词：无线传感器网络；识别算法；频谱分析；测试ABSTRACTTHEDESIGNANDAPPLICA=rIONOFWIRELESSSENSORNETWORKNODESTheresearchpurposeofthepaperistoBSCinfraredandvibrationSe!t'ISOFStocollectthesignalfrompeoplewhentheygothroughthesenso

7、rs．Usevibrationandmagneticsensorstocollectthesignalfromvehicles．Sensornodesdothesignalprocessinganddatafusioninordertorecognizewhetheritisfrompeopleorvehicles．Thensensornodestransmittheresultstothecentralnodebywirelessnetwork．Finally,thecentralnodereportsittothecomp