基于imote的无线传感器网络架构与研究

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1、----基于imote2的无线传感器网络架构与研究摘要无线传感器网络是由一组稠密布置、随机散布的传感器组成的无线自组织网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域内感知对象的信息，并发布给观察者。因其广阔的应用前景和独特的技术挑战吸引了众多学者的研究兴趣，并逐渐成为了近几年来计算机网络领域中最为热门的研究内容之一。本文首先介绍了几种无线传感器网络的拓扑结构，并对几种拓扑结构进行对比。然后分析了Imote2硬件平台和ZigBee协议等，并以此为基础实现无线传感器网络，将其应用于桥梁结构健康检测。在桥梁结构健康检测系统中，构造“基站节点-汇聚节点-传感器节点”为形状的深度为

2、二的树，利用业务方向性的特点，数据按照业务方向传输，有效地减少资源浪费，提高通信效率。关键词：无线传感器网络，Imote2，结构健康监测，.Net架构第一章引言1.1无线网络传感器简介现代信息技术的三大基础是传感器技术、通信技术、计算机技术，它们分别完成对信息的采集、传输和处理。传感器网络将三种技术结合在一起，从而实现信息的采集、传输和处理的真正统一。无线网络传感器是一种集传感器、控制器、计算能力、通信能力于一身的嵌入式设备。它们跟外界物理环境交互，将收集到的信息通过传感器网络传送给其它的计算设备，如传统的计算机等。无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发

3、展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。2003年美国《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时，无线传感器网络被列为第一；《商业周刊》的技术评论将无线传感器网络定位成21世纪高技术领域的四大支柱型产业之一。微电子技术、计算技术和无线通信等技术的进步，推动了低功耗多功能的快速发展，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功能。无线传感器网络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系统，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。1.2无线网络传感器特点1.基于应用

4、的网络无线传感器网络是无线网络和数据网络的结合。与以往的计算机网络相比它更多的是以数据为中心。由微型传感器节点构成的无线传感器网络则一般是为了某个特定的需要设计的，与传统网络适应广泛的应用程序不同的是，无线传感器网络通常是针对某一特定的应用，是一种基于应用的无线网络。各个节点能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些数据进行处理，从而获得详尽而准确的信息，将其传送到需要这些信息的用户。2.与物理世界融为一体在无线网络传感器当中，各节点内置由不同形式的传感器，可以测量热、红外、温湿度和加速度等，从而探测众多我们感兴趣的物理量。传统的计算机网络以

5、人为中心，而无线传感器网络则是以数据为中心。3.自主组网、自维护一个无线传感器网络当中，可能包括成百上千或者更多的传感节点，这些节点通过随机撒播等方式进行安置。对于由大量节点构成的传感网络而言，手工配置是不可行的，因此网络需要具有自组织和自动重新配置能力。同时，单个节点或者局部几个节点由于环境改变等原因而失效时，网络拓扑应能随时间动态变化，因此，要求网络应具备维护动态路由的功能，才能保证网络不会因为节点出现故障而瘫痪。4.节点能量、存储空间、处理能力有限由于在无线传感器网络中，传感节点数量众多，为降低网络成本，传感节点的体积、存储空间、处理能力都受到很大的限制。通常情况下，传感节

6、点都布置在偏远、恶劣的环境中，能源由电池提供，且难以做到能源的替换，节点能量十分有限。如何降低能耗，或者让节点具备成熟的自动获取能源的能力，是目前无线传感器网络设计中一个很重要的技术问题。无线传感器网络采用微小型的传感器节点获取信息，节点之间具有自动组网和协同工作能力，网络内部采用无线通信方式，它与传统的传感器手段（如单一大型传感器、有线传感器网等）相比，具有以下几个比较明显的优势：•精度高。大量造价低廉的微小型传感器节点对检测区域进行密集空间抽样，或者对监测目标进行近距离密集监测，可以获得非常高的信息感知精度；•灵活性强。临时随机性布设、网络自组织等特点使无线传感器网络在布设之

7、后就能很快展开工作，适合一些急、险、偏的应用场合；•可靠性高。当某一节点发生故障或失效时，其功能可以迅速由其他节点代替承担。无线网络传感器作为一个系统整体，可以获取非常高的可靠性；•经济型好。无线网络传感器利用无线取代线缆传输，大大降低了系统的建设成本。另外，随着技术的进步，单个传感器节点的造价会越来越低，价格优势会越来越明显1.3无线网络传感器应用无线传感器网络的诸多特点使其应用范围非常广泛，涉及军事领域、医疗护理、环境的监测保护、工业监视与控制、交通控制与管理等诸多领域。随着