基于zigbee无线传感器网络硬件设计及的应用

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1、浙江大学信息学部硕士学位论文基于ZigBee的无线传感器网络硬件设计及应用姓名：缪迪申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：孙优贤;陈积明20100101浙江大学硕f：学位论文摘要无线传感器网络是由大量无处不在的、具有通信与计算能力的微小传感器节点，以多跳无线通信方式构成的网络。其自组织分布式网络的特点使其在很多领域有着广泛的应用前景，可以分为监控和追踪两个大类。但是无线传感器网络在实际应用的时候，还有很多关键问题需要解决，主要包括节点系统、通信协议、支撑技术这三大问题。同时，无线传感器网络的某些应用需要改进，应用领域也需到得到拓展。传感器节点是无线传感器网络

2、的应用基础。本文根据无线传感器网络的特点，设定了传感器节点的设计指标，根据设计指标进行芯片选型和PCB设计，设计并实现了节点。射频能力是无线传感器网络节点的重要能力指标，给出了多个射频天线的解决方案，可以用在各种不同的场合。最后根据无线传感器网络的应用特点，设计了天气传感器板和气体传感器板。提出了采用无线传感器网络的技术改造传统有线工业监控系统的思想。以研发的节点为基础，设计和实现了无线工业模块。无线模块分两种类型，数据采集模块和传统仪表连接，数据采集模块和监控中心连接。最后利用数字电压表和功率因素角度表搭建了无线电压功率监控平台，成功的实现了无线测量。移动目标的定位追踪

3、是无线传感器网络重要的应用领域之一。目前有多种无线传感器网络的定位追踪系统，但基本都是目标配合式定位系统。在已研发的传感器节点的基础上，集成了超声波模块和红外感应模块，设计了检测节点，结合扩展卡尔曼滤波算法(ExtendKalmanFilter，EKF)，搭建了基于超声波测距的室内无线传感器网络移动目标定位追踪系统。最后通过仿真和实际物理系统实现，显示该系统具有良好的定位精度。总之本文针对无线传感器网络应用中的具体问题，重点解决了传感器节点设计的问题；以此为基础，将无线传感器网络引入到工业监控系统中，设计了无线工业模块，拓展了无线传感器的应用领域；以传感器节点为基础，设计

4、了检测节点，搭建了非配合式的基于超声测距的传感器网络定位追踪系统平台。关键词：无线传感器网络节点无线模块定位追踪浙江大学硕士学位论文AbstractWirelesssensornetworks(WSNs)consistoflargenumbersofubiquitousnodes，whicharecapableofwirelesscommunicationandcomputing．Beingself-organizedanddistributednetworks，WSNscanbeappliedinmanyfields，wheremonitoringandtracking

5、aretwotypicalexamples．However,westillmeetsomechallengesinenablingsuchapplications，includingdesignsofnodesystems，communicationprotocolsandsupportingtechnologies．Meanwhile，someapplicationsofWSNshouldbeimprovedorexpanded．SensornodesarethebasisofWSNsapplications．Inthisthesis，basedonthecharact

6、eristicsofWSNs，wesetupthenodedesignspecifications，accordingtowhichwecarryoutthechipselectionandPCBdesign．Inthisway,wedesignandimplementthewirelessnode．ConsideringtheimportanceofRFcapabilityforthewirelessnode，weworkoutseveralsolutionsofRFantennawhichcanbeusedinvariOUSoccasions．Wealsodesign

7、aweathersensorboardforweathermonitoringandagassensorboardfortoxicgasdetecting．WeuseWSNstoimprovethetraditionalwiredindustrialmonitoringsystem．Basedonthedesignednode，wedesignandimplementtwokindsofwirelessmodules．Oneisthedatacollectionmoduleswhichareconnectedtometers，