一种树型层次结构的无线传感器网络应用研究.pdf

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1、一种树型层次结构的无线传感器网络应用研究于标AppIicationStudyoftheWireIessSensorNetworkwithTreeHierarchicaIStructure于桁(扬州市职业大学电气与汽车工程学院，江苏扬州225009)摘要：针对无线传感器网络的拓扑结构，提出了一种树型层次结构的无线传感器网络二．该网络结构可用最少的无线通信跳数进行数据传输，能均衡使用节点电池能量。同时给出了节点位置估算法和数据丢包解决法，设计并验证了该网络的路由算法。该无线传感器网络所用技术成熟、成本

2、低、易于工程实现，具有较好的实用价值，其网络结构具有一定的通用性。关键词：无线传感器网络传感器节点网络拓扑结构算法路南中图分类号：TP393文献标志码：AAbstract：InaccordancewiththecopoIogicalst兀Jctureofwirelesssensornetwork。thetreetypehierarchicaIstnJctureforwirelesssensorne“vorkisproposed．WiththisstllJcture，datatransmission

3、canbeconductedusingleastofhopsandtheenergyofthenodebatte^escanbeequallyused．Inaddition，thees“matingmethodofnodelocacionsandthesolutionfordatapacketlossaregiven．Themutealgorithmofthenetworkisdesignedandverified．Thiswirelesssensorsnehvorkf毫aturesmaturit

4、yofthetechnology，lowcosc，ea8ytoprojectimplementation，andbetterpracticalapplicationvalue，thenetworkst九jccurepossessescertajnversa“lity．KeywOrds：WirelesssensornetworkSensornodeNetworktop0109icaIstnjclureAlgorithmRoute0引言根据节点是否移动和节点的布置是否可控，无线传感器网络的拓扑结构可分

5、为4类来构建。目前。拓扑结构的控制研究已经形成功率控制和睡眠调度两个主流研究方向-1]。在保证一定的网络连通质量和覆盖质量的前提下．一般以延长网络的生命周期为主要目标，兼顾通信干扰、网络延迟、负载均衡、简单性、可靠性和可扩展性等性能，形成一个优化的网络拓扑结构。23。已公开报道的各无线传感器网络路由协议都有一定的条件设定和局限性。简单的路由协议有洪泛协议、恶劣环境中的可靠路由算法、定向扩散协议13。。无线传感器网络路由的建立和选择与组网密切相关，组网过程决定了所有可能的路由路径。因此，在一个主节点

6、的控制下进行有序的组网是一种实用有效的解决方法。1无线传感器节点无线传感器节点中的无线模块和处理器模块对组网起关键性的作用．两者决定了节点的通信性能和数修改稿收到日期：2012—05—25。作者于标(1962一)，男，1983年毕业于山东科技大学电气自动化专业，获硕士学位，副教授；主要从事无线传感器网络技术、微机测控技术、自动控制理论与应用的研究。据处理能力㈧。过于低廉的功能芯片不可能获得优良的通信性能和数据处理能力。本文设计和使用的测温无线传感器节点电路图如图1所示，其性能稳定，工作可靠。其中A

7、ddress为地址选择电路。监hIRP2坠监P^一"v图l节点电路图Fig．1ThenodecircuitV无线模块选择了北京迅通科技有限公司基于nRF24LDl的产品．通信范围在30～40m左右。nRF24LDl是一款工作在2．4～2．5GHz的单片无线收发器芯片，有125个工作频道。每个频道有40bit的地址选择，具有功耗低、硬件自动应答与重发功能、价格低等特点。处理器选择ATMEL公司的Atmega8L单片机。Atmega8L单片机有512B的EEPROM和8kB的可编程Flash，提供1种

8、工作模式和5种睡眠模式，其sPI硬件接口可与nRF24IJ01直接相联，是一款低功50PROCESSAUToMATIONINSTRUMENTATIoNVoL34No．4April2013。箧弘E—w¨一，；o。一m，一：一G"幽一坐，唾J蹬谋[匪世三

9、u一陀陀雌糟雎雎雎阻～nbb～肛h"阿阿旺阿阿町阿町一种树型层次结构的无线传感器网络应用研究于标耗、高性能、性价比较好的单片机。电池选择一节7号1．2v、90011认的可充电电池。系统采用BL8550／5．0升压芯片将电源电压升至5V