一种多传感模块无线传感器网络新型节点的设计与实现

• 作 者: 彭东
• 出 处: 北京交通大学
• 发表日期: 2009年01期
• 关键词: 无线传感器网络 传感器节点 多传感模块 接口设计 数字传感器

综合传感器、微电机系统、无线通信和网络等多种技术的无线传感器网络,能够感知各种环境信息,实现物理世界与通信网络的相互融合,已经成为各国政府、企业和科研院所重点关注的领域之一。无线传感器网络由大规模微型化的传感器节点组成,如何设计新型高效的传感器节点成为提高传感器网络性能、扩展其应用范围的关键问题。由于现有传感器节点功能单一,传感模块的可扩展性差,二次开发较复杂,因此,有必要设计并实现一种模块化的、功能可重构的传感器节点。在项目组原有低成本、低功耗传感节点的基础上,本文实现传感器节点的处理器、射频电路、电源等模块化设计,并提出支持多传感模块的接口设计,从而保证节点框架灵活,减少市场推广时面向各种应用场景的设计复杂度。本文首先对无线传感器网络的体系结构、特点及应用做了介绍,指出现有无线传感器网络及传感节点的研究现状;其次提出了传感器节点模块化的设计思想,详细论述了接口模块、处理器模块、无线通信模块、传感器模块和电源模块的设计方案,并在硬件设计中,就器件的对比和选择、电路原理和PCB的设计及电气规则等问题作了详细论述;此外本文还提出了多传感模块节点的软件框架,给出在节点的多传感模块及其接口、处理器与通信模块的SPI接口以及节点应用程序中自适应数据处理的详细过程,实现节点模块化的功能设计。随后,通过搭建实际的网络拓扑环境,从功能和性能的角度对本文中设计的多传感模块无线传感器网络新型节点进行了测试和分析。最后对论文所做的工作进行了总结,对下一步工作提出了展望。