本文關(guān)鍵詞：基于環(huán)境能量收集技術(shù)的無線傳感網(wǎng)研究與設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感網(wǎng)絡(luò)以其應(yīng)用廣泛、方便攜帶、能耗低等獨(dú)有的特點(diǎn),越來越受到人們的關(guān)注,但現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)的供電是一個(gè)瓶頸問題。大多數(shù)采用電池的系統(tǒng),更換和維護(hù)電池問題較為突出,成為無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)展道路上的一道技術(shù)難題。針對(duì)該問題研究了“收集環(huán)境能量供電”、“超低功耗”無線傳感網(wǎng)絡(luò)的技術(shù),從收集環(huán)境能量供電和節(jié)能兩個(gè)方面給出了較為合理的解決方案。首先研究了無線傳感網(wǎng)絡(luò)的供電問題。針對(duì)目前使用化學(xué)電池供電的弊端問題,給出了收集環(huán)境能量為其供電的思路。接著先簡要介紹了環(huán)境中易獲取的環(huán)境能量的特征,然后著重對(duì)太陽能、溫差能、機(jī)械振動(dòng)能的收集原理及其工作特性分別進(jìn)行了深入研究,建立了收集環(huán)境能量的模型,給出了一種能夠同時(shí)收集多種環(huán)境能量的管理系統(tǒng)的解決方案,解決以往收集某單一環(huán)境能量為傳感器節(jié)點(diǎn)供電不穩(wěn)定的問題。根據(jù)方案設(shè)計(jì)了能量管理電路,并通過試驗(yàn)論證了該系統(tǒng)的可行性。同時(shí)對(duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的總體架構(gòu)進(jìn)行了論述,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、用戶系統(tǒng)軟件組成的系統(tǒng)框架。其中,傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)采用低功耗的MSP430單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心模塊,其符合節(jié)點(diǎn)的微型化、低能耗、低成本的要求。而匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)成微型嵌入式最小系統(tǒng),滿足了匯聚節(jié)點(diǎn)要及時(shí)協(xié)作、融合節(jié)點(diǎn)傳送過來的大量的數(shù)據(jù)以及下傳工作任務(wù)的要求。另外,軟件方面的設(shè)計(jì)主要包括無線傳感網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)之間的通信程序的設(shè)計(jì)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相關(guān)程序的設(shè)計(jì),最后采用B/S模式設(shè)計(jì)了用戶系統(tǒng)軟件,實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理。最后還重點(diǎn)對(duì)無線傳感系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)節(jié)能策略進(jìn)行了研究,首先對(duì)無線傳感系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的傳送和處理的相關(guān)節(jié)能策略進(jìn)行了研究與分析,接著對(duì)無線傳感系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的MAC層協(xié)議的研究,并著重分析其超幀結(jié)構(gòu)、GTS機(jī)制,然后在此基礎(chǔ)上引入占空比分析其網(wǎng)絡(luò)的能耗和時(shí)延問題,給出一種自適應(yīng)占空比方案,并仿真實(shí)驗(yàn)了該方案,最后針對(duì)傳統(tǒng)LEACH協(xié)議簇樹路由存在的一些問題,給出了一種LEACH協(xié)議簇頭選舉以及簇形成的改進(jìn)算法,通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感網(wǎng)絡(luò) 低功耗 節(jié)能 MAC層協(xié)議 LEACH
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究的背景與意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)10-13
• 1.2.1 環(huán)境能量收集技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)10-11
• 1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展動(dòng)態(tài)11-13
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容13
• 1.4 論文的內(nèi)容安排13-15
• 第2章 無線傳感器網(wǎng)供電問題研究15-29
• 2.1 環(huán)境能量在無線傳感器網(wǎng)中的應(yīng)用15-17
• 2.2 環(huán)境能量收集器的原理及其特性17-23
• 2.2.1 光伏發(fā)電原理及工作特性17-20
• 2.2.2 溫差發(fā)電原理及工作特性20-22
• 2.2.3 壓電發(fā)電原理及工作特性22-23
• 2.3 環(huán)境能量管理系統(tǒng)模型23
• 2.4 環(huán)境能量管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案23-28
• 2.4.1 主能量收集工作原理分析24-25
• 2.4.2 輔助能量收集工作原理分析25-26
• 2.4.3 試驗(yàn)與分析26-28
• 2.5 小結(jié)28-29
• 第3章 無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)29-38
• 3.1 無線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)29
• 3.2 傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)29-33
• 3.2.1 傳感器節(jié)點(diǎn)整體框架及硬件選型29-30
• 3.2.2 傳感器節(jié)點(diǎn)模塊化設(shè)計(jì)30-33
• 3.3 匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)33-37
• 3.3.1 匯聚節(jié)點(diǎn)的需求分析34
• 3.3.2 匯聚節(jié)點(diǎn)的整體框架34
• 3.3.3 匯聚節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)34-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 無線傳感網(wǎng)軟件設(shè)計(jì)38-50
• 4.1 硬件驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)38-41
• 4.1.1 匯聚節(jié)點(diǎn)通信模塊驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)38-41
• 4.1.2 無線收發(fā)模塊的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)41
• 4.2 無線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)41-45
• 4.2.1 無線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧41-42
• 4.2.2 基于最小跳數(shù)的路由協(xié)議設(shè)計(jì)42-44
• 4.2.3 節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)包傳輸設(shè)計(jì)44-45
• 4.3 用戶系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)45-49
• 4.3.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)流程45-46
• 4.3.2 用戶系統(tǒng)軟件登錄界面的設(shè)計(jì)46-47
• 4.3.3 用戶系統(tǒng)軟件主界面的設(shè)計(jì)47-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第5章 無線傳感網(wǎng)相關(guān)節(jié)能策略50-64
• 5.1 無線傳感網(wǎng)的能耗分析50-51
• 5.2 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能技術(shù)相關(guān)研究51-52
• 5.2.1 針對(duì)數(shù)據(jù)處理的節(jié)能策略51
• 5.2.2 針對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓?jié)能策略51-52
• 5.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議相關(guān)研究52-56
• 5.3.1 IEEE802.15.4MAC層協(xié)議介紹52-53
• 5.3.2 超幀結(jié)構(gòu)和GTS機(jī)制分析53-54
• 5.3.3 基于占空比的能耗與時(shí)延分析54-56
• 5.4 基于LEACH的簇樹網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究56-63
• 5.4.1 LEACH路由協(xié)議的研究及存在的問題56-57
• 5.4.2 改進(jìn)的簇分布網(wǎng)絡(luò)路由算法研究57-60
• 5.4.3 仿真實(shí)驗(yàn)研究60-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 第6章 總結(jié)與展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 致謝68-69
• 附錄69

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 嚴(yán)順枝;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用[J];電子制作;2014年05期

2 儲(chǔ)昭勛;胡艷軍;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[J];計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展;2006年04期

  本文關(guān)鍵詞：基于環(huán)境能量收集技術(shù)的無線傳感網(wǎng)研究與設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：423387