无线传感器网络在大尺寸测量中的应用.pdf

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1、第lO期杨钊，等：无线传感器网络在大尺寸测量中的应用1257＼、{》应用技术{I、P无线传感器网络在大尺寸测量中的应用杨钊，杨学友，杨凌辉，邾继责，刘常杰(天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072)摘要：针对大空间尺寸测量中的数据传输问题，提出了构建基于ZigBee技术的无线传感器网络，简要介绍了wMPS系统，给出了无线传感器网络硬件设计方案与软件程序流程，构建单跳星形网络。该系统克服了传统有线网络的局限性，能够灵活可靠地实现wMPS的数据传输，具有很强的应用性。关键词：大尺寸测量；空间角度测量；无线传感器网络中图分类号：TP2

2、12．9文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)10--0125-04Applicationofwirelesssensornetworksinlarge-sizemeasurementYANGZhao，YANGXue—you，YANGLing—hui，ZHUJi—gui，LIUChang~ie(StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasuringTechnologyandInstruments，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Inordertos

3、olvetheproblemofdatatransmissioninlarge—scalemeasurement，awirelesssensornetworksbasedonZigBeeissetup．PrinciplesofwMPSsystemisintroduced．Thedesignofhardwareandtheflowehaaofsoftwareprogramarealsogiven．Thissystemovercomesthedefectofwirednetworks，andachievesthedatatransmissionfle

4、xiblyandreliablyandithasgoodapplicability．Keywords：large—scalet；spatialanglemeasurement；wirelesssensornetworks(WSNs)0引言无线传感器网络测控系统，以射频芯片MRF24J40和单片大空间范围内的坐标尺寸测量作为大型装备制造和精机PIC18F4620为核心，实现仪器间的可靠网络通信。密工程安装的基础支撑技术之一，在飞机制造、卫星制造等1系统结构航空航天领域以及汽车、造船等工业测量领域起着非常重本文所设计的无线传感器网络包括终端节点和网关

5、。由于组网方案比较具有代表性和易操作性、且便于移植，所要的作用，在国民经济中的地位日益显著。以，采用ZigBee组网方式中的星型网络拓扑结构，在基于空间角度测量的工作区测量定位系统(workspacewMPS系统中，接收器广泛分布于大空间范围内，用于采集measurementpositioningsystem，wMPS)是新兴的一种较为灵基站发出的光信号并将其转换成角度数据，通过ZigBee终巧的大尺寸测量方法，例如：ArcSecond公司室内indoor全端设备将角度数据传输给网关节点，最后网关节点将数据球定位系统(globalposition

6、ingsystem，GPS)。目前，构成送达监控中心进行分析和处理。系统的整体结构如图1所IndoorGPS系统的仪器设备主要使用的通信方式有RS．示。其中若干白色空心圆圈代表接收器与节点终端，灰色232，RS422／485等，但这些有线通信方式存在着传输距离圆圈代表网关，黑色圆圈代表基站。短、抗干扰能力差、不易于扩展等问题。并且，在wMPS系2wMPS系统简介统应用中需要同时跟数个接收器通信，且无法频繁更换电wMPS系统运用了扇形光平面旋转扫描的方法，包括池，这就需要设计一个可行的网络通信系统。主要激光发射器、光接收器及角度计算用PC3个部分。

7、接无线传感器网络具有分布广泛、容量大、可靠性高、易收器在不同的时间点接收发射器的扇形光信号，形成一个于自组网等多方面的优点。空间角度交会的几何模型J，实现了自动化测量，测量效通过比较和调查，本文提出了一种基于ZigBee技术的率大幅提高。收稿日期：2010-03-29}基金项目：国家自然科学基金资助项目(5o735o~)；天津市科技支撑资助计划项目(08ZCGYGXllS00)；国家“863”计划资助项目(2008AA042407)126传感器与微系统第29卷MRF24J40的MAC基带提供用于IEEE802．15．4MAC和PHY层的硬件架构，

8、主要包括TX／RXFIFO，CSMA—CA控制器、超帧结构、接收帧滤波器，安全引擎和数字信号模块，MRF24J40采用4O引脚QFN6x