基于ARM9無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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1、編號：　　　9　校級大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目申報書項目名稱：基于ARM9無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計申請者：凌勇所在院系：電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專業(yè)年級：2007級電子信息工程指導(dǎo)教師：梁棟起止時間：2010年7月——2011年6月聯(lián)系電話：13856060230電子信箱：lingyong8808@qq.com申報時間：2010年5月安徽大學(xué)教務(wù)處制表項目名稱基于ARM9無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計申請經(jīng)費(fèi)2600元起止時間2010年6月—2011年6月負(fù)責(zé)人學(xué)號姓名年級所在院系、專業(yè)聯(lián)系電話E-mailP107141

2、18凌勇07級電子學(xué)院電子信息工程13856060230lingyong8808@qq.com參加成員P50814102徐鵬飛08級電子學(xué)院電氣工程15056903559xupengfei1990@126.comP10714135黃偉07級電子學(xué)院電子信息工程15805512446huangwei3536@yahoo.cn指導(dǎo)老師姓　名職　稱所在院系聯(lián)系電話E-mail梁棟教授電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院13956099318dliang@ahu.edu.cn王發(fā)牛講師電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院13956950540fn

3、wang@ahu.edu.cn楊宗立講師電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院15855127804yzl_04116@163.com安徽大學(xué)講師一、項目申請理由研究的目的、意義及國際背景：無線監(jiān)測已然引起了世界各國軍事部門、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注。美國軍方有包括C4KISR計劃、SmartSensorWeb、靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)通信、無人值守地面?zhèn)鞲衅魅?、傳感器組網(wǎng)系統(tǒng)、網(wǎng)狀傳感器系統(tǒng)CEC等研究。美國Intel公司在2002年進(jìn)行了基于微型傳感器網(wǎng)絡(luò)的新型計算發(fā)展規(guī)劃。NSF于2003年制定了傳感器網(wǎng)絡(luò)研究計劃。美國Dus

4、tNetworks和CrossbowTechnologies等公司研究的“智能塵埃、Mote”已進(jìn)入應(yīng)用測試。在英國、日本、意大利等國家，已經(jīng)開展了該領(lǐng)域的研究工作。2002年中國科學(xué)院率先進(jìn)入該研究領(lǐng)域，中科院研究生院無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實驗室獨(dú)立開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的3DP無線傳感器網(wǎng)絡(luò)核心通信協(xié)議，其傳輸可靠性，抗干擾性、低能耗性等重要指標(biāo)優(yōu)于Zigbee等國際主流核心協(xié)議，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實際應(yīng)用提供了堅實的理論與技術(shù)保障。目前國內(nèi)外的研究成果包括無線監(jiān)測結(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)

5、、節(jié)能技術(shù)、覆蓋控制技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)路由及數(shù)據(jù)分發(fā)、鏈路層協(xié)議WSN和IPv6的結(jié)合、數(shù)據(jù)的采集捕獲技術(shù)、融合處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)、功耗管理、定位技術(shù)、安全、適合WSN的軟件開發(fā)環(huán)境和軟件工具、模擬器、應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)等。而目前國內(nèi)外基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的研究已經(jīng)具體到電源管理與功耗控制、位置辨識、信息處理與傳輸效率通訊協(xié)議等等諸多方面。而在此期間，包括標(biāo)準(zhǔn)Zigbee算法的建立、Strogatz，Mirollo模型的提出、M2M理念的提出、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步的完善、IEEE批準(zhǔn)了IEEE1451系列標(biāo)

6、準(zhǔn)的通過等等無疑使得WSN這一影響人類發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)將更加純熟。本次研究之所以選擇以無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，是因為其優(yōu)良的自適應(yīng)性。本網(wǎng)絡(luò)采用自適應(yīng)性路由協(xié)議，是因為節(jié)點(diǎn)是非定位的，需要隨著監(jiān)測對象的移動或改變而隨時發(fā)生相適應(yīng)的改變。這就要求我們采取可增添或減少節(jié)點(diǎn)的路由協(xié)議。也因為無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)構(gòu)成以及協(xié)議構(gòu)成，這就要求我們從節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)管理方面進(jìn)行低能耗的設(shè)計。基于以上技術(shù)需要，我們要設(shè)計一套適用于動態(tài)節(jié)點(diǎn)無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議，在數(shù)學(xué)建模思想基礎(chǔ)上采用自適應(yīng)通信協(xié)議算法，實

7、現(xiàn)在最短時間內(nèi)尋找并管理各節(jié)點(diǎn)。使得這種隨著監(jiān)測環(huán)境、監(jiān)測對象、監(jiān)測時間變化而拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化的無線網(wǎng)絡(luò)，具有隨機(jī)路徑選擇能力。當(dāng)有多條路徑可以進(jìn)行信息傳遞時，系統(tǒng)可以根據(jù)整個網(wǎng)絡(luò)的能量消耗進(jìn)行平衡，從多條路徑中選擇最適合的路徑。這樣的設(shè)計思路，也正好解決了節(jié)點(diǎn)可以移動，而這樣的可移動節(jié)點(diǎn)也必須采用電池供電，而電池供電就要求整個節(jié)點(diǎn)低功耗從而限制了無線收發(fā)模塊的傳輸距離的諸多弊端。再次，由于節(jié)點(diǎn)的多樣性（傳感器的多樣性），使得本系統(tǒng)不光是應(yīng)于電紅外，聲音數(shù)據(jù)的采集，也能延展到溫度，濕度，壓力等數(shù)據(jù)的收集

8、，從而實現(xiàn)火警報警，干旱報警，壓力報警等。由于節(jié)點(diǎn)的優(yōu)越性，本系統(tǒng)幾乎能應(yīng)用與所有復(fù)雜的環(huán)境中，解決了以往無線傳感由于地域，環(huán)境等因素造成應(yīng)用限制的弊端。最后，本系統(tǒng)終端是基于ARM9的嵌入式系統(tǒng)，采用Qt/Dmbedded編寫的人性化GUI控制界面，通過觸摸顯示屏實現(xiàn)人性化人機(jī)交互。其便攜式的終端和可移動的節(jié)點(diǎn)使得監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)更具有靈活性。申請人自身條件:凌勇：擔(dān)任學(xué)校電子學(xué)院創(chuàng)新實驗室管理員，做過校級創(chuàng)新實驗項目，參加過2009年全國大學(xué)生