無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和應(yīng)用

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1、東華大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：我恪守學(xué)術(shù)道德，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)。所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已明確注明和引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品及成果的內(nèi)容。論文為本人親自撰寫，我對(duì)所寫的內(nèi)容負(fù)責(zé)，并完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。東華大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱或借閱。本人授權(quán)東華大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存

2、和匯編本學(xué)位論文。保密口，在——年解密后適用本版權(quán)書。本學(xué)位論文屬于，不保密耐。學(xué)位論文作者簽名：眷彩勁熙指導(dǎo)教師簽名：日期：如f(年瑚蛔日期：訓(xùn)J年≯月惦摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用本文研究目的是用紅外和震動(dòng)傳感器采集人員經(jīng)過時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)，用震動(dòng)和磁敏傳感器采集車輛經(jīng)過時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)，然后傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)處理，數(shù)據(jù)融合，識(shí)別是人員還是車輛，把結(jié)果通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送給中心節(jié)點(diǎn)，最后由中心節(jié)點(diǎn)上報(bào)給電腦。本文的意義是為將來無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在交通監(jiān)控中的應(yīng)用做預(yù)先研究。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)總體設(shè)計(jì)方法如下：其由眾多節(jié)點(diǎn)以移動(dòng)自組網(wǎng)方式構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)包含兩類節(jié)點(diǎn)，即多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)。傳感器

3、主要有3類，分別是紅外，震動(dòng)和磁敏傳感器。它是靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點(diǎn)以單跳的形式將數(shù)據(jù)傳送給中心節(jié)點(diǎn)。中心節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)以輪詢和CSMA．CA(載波監(jiān)聽多路復(fù)用／碰撞避免協(xié)議)結(jié)合的方式進(jìn)行通信。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，所有的節(jié)點(diǎn)均具有相同的硬件結(jié)構(gòu)，由節(jié)點(diǎn)是否接傳感器以及節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的軟件來區(qū)分是中心節(jié)點(diǎn)還是傳感器節(jié)點(diǎn)。在軟件上，中心節(jié)點(diǎn)沒有傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和識(shí)別算法，但增加了控制管理以及上傳數(shù)據(jù)給電腦的功能。節(jié)點(diǎn)在硬件和軟件上都采用了低功耗，集成化和模塊化設(shè)計(jì)，保證了系統(tǒng)的可靠性和靈活擴(kuò)展性。硬件設(shè)計(jì)流程分為五步：架構(gòu)設(shè)計(jì)、器件選擇、原理圖設(shè)計(jì)、PCBlayout設(shè)計(jì)和制版測(cè)試。節(jié)點(diǎn)采用基于

4、模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括無線摘要通信模塊、串口通信模塊、傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集和處理模塊和電源模塊。軟件設(shè)計(jì)分為三個(gè)部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)程序，電腦串口調(diào)試軟件，電腦MATLAB程序。單片機(jī)程序是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和識(shí)別算法的載體。具體分為主程序，驅(qū)動(dòng)和初始化部分，網(wǎng)絡(luò)部分，數(shù)據(jù)采集部分，識(shí)別算法部分。串口調(diào)試軟件是網(wǎng)上下載的現(xiàn)成軟件。MATLAB程序通過串口接收節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)，并且顯示和保存。根據(jù)保存的數(shù)據(jù)，編程實(shí)現(xiàn)識(shí)別算法。MATLAB還作為初期的識(shí)別算法驗(yàn)證，頻譜分析的軟件平臺(tái)，方便把程序移植到單片機(jī)中。硬件和軟件設(shè)計(jì)完成后，必須經(jīng)過相應(yīng)的測(cè)試。硬件測(cè)試是質(zhì)量測(cè)試，觀察元器件焊接的情況，通過測(cè)試程序初始化

5、硬件來檢測(cè)其質(zhì)量。軟件測(cè)試是功能測(cè)試，檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)建立、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r和識(shí)別結(jié)果的正確率。最后的聯(lián)調(diào)測(cè)試是根據(jù)實(shí)際環(huán)境的應(yīng)用測(cè)、—A諷。在一般環(huán)境下，節(jié)點(diǎn)間通信暢通，識(shí)別算法正確率在80％以上，基本滿足了應(yīng)用要求。本文在輪詢和CSMA．CA結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)通信方式；節(jié)點(diǎn)剛上電啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)檢測(cè)環(huán)境噪聲，修改閥值的抗干擾算法；識(shí)別算法中的極值點(diǎn)檢測(cè)和不需要計(jì)算時(shí)間的頻率計(jì)算方法，有應(yīng)用上的創(chuàng)新。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；識(shí)別算法；頻譜分析；測(cè)試ABSTRACTTHEDESIGNANDAPPLICA=rIONOFWIRELESSSENSORNETWORKNODESTheresearchpurpo

6、seofthepaperistoBSCinfraredandvibrationSe!t'ISOFStocollectthesignalfrompeoplewhentheygothroughthesensors．Usevibrationandmagneticsensorstocollectthesignalfromvehicles．Sensornodesdothesignalprocessinganddatafusioninordertorecognizewhetheritisfrompeopleorvehicles．Thensensornodestransmittheresultstot

7、hecentralnodebywirelessnetwork．Finally,thecentralnodereportsittothecomputer．Thesignificanceofthepaperistodothepre-studyforwirelesssensornetworkappliedintrafficmonitoringinthefuture．Thegeneraldesignmothodofwirelesssenso