用于环境监测的低功耗无线传感器网络最优化设计

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2、．＾作者姓名王培丞－■，＂■■Ｉ…＂＂＂。：指导教师薰玲教授鱼．Ｊ－－一Ｐ三马１—分类号密级注１１０（：＿｜学位论文用于环境监测的低功耗无浅传感器网络最优化设计（题名和副题名）王培丞（作者姓名）指导教师童踩教授￣电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕ｄ：学科专业仪器科学与技术提交论文曰期、ＩＶ论文答辩日期心山ｒ，Ｉ〉学位授予单位和日期电子科技大学如山年仁月答辩委员会主席吝啼专评阅人挺、

3、：注明《国际十进分类法ＵＤＣ》的类号注１。TheOptimizationDesignOfLow-PowerDissipationWirelessSensorNetworkForEnvironmentalMonitoringAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:InstrumentScienceandTechnologyAuthor:WangPeichengAdvisor:Prof.TongLingSchool:Schoolof

4、AutomationEngineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。￣作者签名；１期；年午月曰矣曰＞屯！ｔ论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印

5、件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名；；＾导师签名＿＿＿日期；年午月ｖｒ日摘要摘要无线传感器网络（WSN）作为21世纪的通信网络，高度集成了传感器技术、计算机技术以及无线通信技术等多领学科，具有巨大的应用价值和重要的研究意义。大量的网络节点可以通过快速部署，以自组织方式形成网络，执行无人值守任务。传感器节点相对位置的变化以及部分节点失效等问题不对整个网络造成毁灭

6、性影响，非常适用于环境监测、国防军事、生物医疗等领域。然而，目前无线传感器网络也面临很多问题，如能源受限、传输距离有限、通用性弱等。目前，能源问题已经成为无线传感器网络研究的热点之一，该问题涉及能源供给和能源消耗两个方面。随着传感器节点的小型化和功能复杂化，传统的能源供给模式越来越不能满足使用者的应用需求。本文在深入研究传感器节点能源供给和系统低功耗理论后，改进了低功耗无线传感器网络节点模型，该模型以低功耗作为无线传感器网络节点设计准则，从节点的软硬件设计到实现都把节能作为设计的目标。在硬件设计过程中，利用实时时钟芯片对整个系统供电电路进行管理，并采用开关

7、电路控制传感器接口。在软件设计过程中，运用了时间同步机制、休眠机制以及最小发射功率机制。因此，节点的系统功耗大幅度降低，同时延长了传感器节点的寿命，增加了网络的生存时间。网络通信协议采用教研室基于Zigbee协议自主研发的无线传感器网络通信协议。同时，利用太阳能电池最大功率跟踪技术，对锂电池充电，解决了节点的能源持续供给问题。与传统的传感器节点相比，本文采用了通过实时时钟控制电源通断实现低功耗技术的设计方案，使传感器节点的休眠功耗降到uA量级，最大程度上解决了传感器节点的能源消耗问题。同时，本文设计的传感器节点的传感器接口具有通用性，非常适用于环境监测应用

8、。最后，经过系统化测试，验证了本文设计的无线传感器网络节点能够满足