低功耗无线传感网及应用技术研究

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随着无线信息技术的快速发展,无线通信技术和传感器技术结合产生的无线传感器网络已经开始应用到了我们的日常生活当中。公交车行业中使用的车辆调度系统、电力行业中使用的无线抄表系统屡见不鲜。随着无线传感器网络的不断发展与快速应用,其中两项关键技术的突破是至关重要的。第一是被测目标位置坐标的获取,第二是感知动态生物的生理特征。本文综合了技术可行性和实际需求,将文章的重点突出在三个问题上。如何设计一个低功耗的无线传感器网络?如何在网络中实现对可移动节点的定位?如果将网络应用到人体,如何实现对人体摔倒情况的感知?无线传感器网络的低功耗设计不仅可以延长有效工作时间,还可以降低成本、提升效率。本文主要从网络拓扑结构的选择和节点硬件的设计两方面入手。拓扑结构的选择直接决定了传感器网络的效率和功耗,经过对四种常见的拓扑结构即星状网络、树状网络、网状网络以及混合型网络进行分析后,选择了灵活高效的混合型网络作为基本拓扑结构。传感器网络的功耗主要在于节点,而节点中硬件模块的选择和设计决定了整个网络系统的功耗。本文对主处理器、传感器模块、射频通信模块三个主要组成部分进行了功耗评估,选择了相对应的芯片。可移动节点位置坐标信息可以提升传感器网络的实用性。本文对几种传统的局域网络定位技术进行了分析对比,综合了其中的一些优势与劣势,最终选择了一种基于RSSI的无线定位方式作为本系统中对可移动节点定位的核心技术。本章节对定位实现的阐述中,重点解析了定位技术研究中所要涉及到的定位算法、软件流程,多方面对比解析了无线信号传播模型在不同环境中产生的巨大差异,从而进一步提高对可移动节点定位的效率和精度。实现人体摔倒报警是一项新得技术突破,应用前景广泛。人体摔倒检测技术是一项比较新型的传感技术,而将人体摔倒检测技术与无线传感器网络结合在一起是一项全新的应用。本文对这个章节的介绍相对较为详细,从传感器的选型、传感器寄存器的配置、传感器低功耗的设计、传感器软件工作流程、检测的软件算法等方面进行了比较深入的研究和分析。最后,本文将这个结合了无线网络、无线定位系统、人体摔倒感知系统的无线定位传感网络应用到了基于养老院的老人智能监护系统中。在简单说明了该系统的应用背景和市场需求之后,重点阐述了该系统在实际运行过程中的应用模式选择、软件界面显示效果、系统测试方法等相关情况。本文给出了明确的设计方案,测试步骤,可以直接应用养老院等机构中,具有很高的应用价值。
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