【正文】 節(jié)點應答過程：由于節(jié)點的通信能力受限，只有信號有效半徑之內的節(jié)點能收到應答信息包，因此數(shù)據(jù)包需經(jīng)多級傳遞才能到達基站。如圖 31 所示，節(jié)點 X 的坐標未知，參考點的坐標以及它們到 X 的距離已知。 為測算未知節(jié)點的位置，至少需要設置三個錨點信源，通過這三個錨點依次向網(wǎng)絡中所有節(jié)點同時發(fā)送兩種速度不一的信號，其中第一個信號為同步起始標識（速度為 V1），第二個可為速度較慢的聲波或超聲波（速 度為 V2）。 3． 2 改進的 節(jié)點定位機制 正如在 前面 提到過的，不管采用何種定位方式，無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點定位通常都是 利用傳感器網(wǎng)絡中少量已知位置的節(jié)點 來獲得其他未知位置節(jié)點的位置信息 ， 錨節(jié)點 位置的布置和選擇將 會影響到定位的精度及覆蓋率 。首先，采用與 DVHop 算法類似的方法獲得距錨節(jié)點的跳數(shù)，稱為梯度值。接收節(jié)點在它收到的關于某一個錨節(jié)點的所有信標中保存具有最小跳數(shù)值的信標，丟棄具有較大跳數(shù)值的同一錨節(jié)點的信標。具體過程為：錨節(jié)點每隔一段時間向鄰居節(jié)點廣播一個信標信號，信號中包含有錨節(jié)點自身的 ID和位置信息。 AOA 定位法的硬件系統(tǒng)設備復雜，并且需要兩節(jié)點之間存在視距傳輸，因此不適合用于無線傳感器網(wǎng)絡的定位。在二維平面上的，雙曲線的幾何意義是到兩個定點的距離之差為一個常數(shù)的所有點的集合，兩個定點稱作焦點。 到達時間測距法 ： 到達時間 (TOA)技術通過測量信號傳播時間來測量距離。三邊計算的理論依據(jù)是，在三維空間中，知道了一個未知節(jié)點到三個以上錨節(jié)點的距離，就可以確定該點的坐標。但是，在無線傳感器網(wǎng)絡中使用 GPS 來獲得所有節(jié)點的位置受到價格、體積、功耗以及可擴展性等因素限制，存在著一些困難。 2． 4 本章小節(jié) 本章主要從網(wǎng)絡結構、節(jié)點構成以及網(wǎng)絡協(xié)議分層三個方面介紹了無線傳感器網(wǎng)絡體系結構， 用 PIC18LF4620 處理器和 CC2420 RF芯片的 完成了 傳感器節(jié)點硬件設計開發(fā)， 搭建了路由實現(xiàn)的硬件平臺 ， 列舉了目前傳感器網(wǎng)絡相關的關鍵技術，并針對本文內容特點， 著重對 網(wǎng)絡拓撲控制、網(wǎng)絡協(xié)議 、 節(jié)點定位 以及時間同步 技術方面的相關內容 作了必要介紹 。以數(shù)據(jù)庫的方法在傳感器網(wǎng)絡中進行數(shù)據(jù)管理，可將存儲在網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)的邏輯視圖與網(wǎng)絡中的實現(xiàn)進行分離，使得傳感器網(wǎng)絡的用戶 只需關心數(shù)據(jù)查詢的邏輯結構，不用關心實現(xiàn)細節(jié)。 DMTS 機制是通過選擇一個節(jié)點作為時間主節(jié)點 廣播同步時間，所有接收節(jié)點測量這個時間廣播分組的延遲，設置它的時間為接收到分組攜帶的時間加上這個廣播分組的傳輸延遲，這樣所有接收到廣播分組的節(jié)點都與主節(jié)點進行時間同步。 2． 3． 4 時間同步技術 時間同步技術在傳統(tǒng)網(wǎng)絡中已經(jīng)得到廣泛應用，如網(wǎng)絡時間協(xié)議 NTP ( Network 南京航空航天大學碩士學位論文 21 Time Protocol) 是 Inter 采用的時間同步協(xié)議， GPS、無線測距等技術也用來提供網(wǎng)絡的全局時間同步。在傳感器網(wǎng)絡定位過程中，通常會使用三邊測量法、三角測量法 或極大似然估計法確定節(jié)點位置。 需要指出的是， 由于傳感器網(wǎng)絡是 與 應用相關的網(wǎng)絡，網(wǎng)絡協(xié)議往往需要根據(jù)應用類型或應用目標環(huán)境特征定制， 從目前的研究成果來看， 沒有任何一個協(xié)議能夠適應所有不同應用。網(wǎng)絡層的路由協(xié)議決定監(jiān)測信息的傳輸路徑；數(shù)據(jù)鏈路層的介質訪問控制用來構建底層的基礎結構，控制傳感器節(jié)點的通信過程和工作模式。當前基于功率控制機制的南京航空航天大學碩士學位論文 19 算法主要有： COMPOW[13]等統(tǒng)一功率分配算法， LINT/LILT[14]和 LMN/LMA[15]等基于節(jié)點度數(shù)的算法， CBTC[16]、 LMST[17]、 RNG、 DRNG 和 DLSS[18]等基于鄰近圖的近似算法。 圖 212 數(shù)據(jù)傳送結果 2． 3 傳感器網(wǎng)絡的關鍵技術 [9][10] 無線傳感器網(wǎng)絡作為當今信息領域新的研究熱點，涉及多學科交叉的研究領域，有非常多的關鍵技術有待發(fā)現(xiàn)和研究。 圖 27 所示為節(jié)點中射頻器件 CC2420 電路連線示意圖，表 21 列出了 CC2420 與主板電路的接口連接關系。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBA T i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 7 N o v 2 0 0 6 S h e e t o f F i l e : E : \ 畢業(yè)論文 \ 自繪圖形 \ Z i g B e e . d d b D r a w n B y :S1S W D P S TR2470R14 . 7 KV C CY14 M h zV C C/ M C L RR34 . 7 KC10 . 1 u FC422pfC322pfO S C 2O S C 1J1P H O N E J A C K+ 9 V60321 N 5 8 1 7 C62 2 u F _ T a n tR9R E S 1C83 . 3 u F _ T a n tC 1 30 . 1 u F1 2J P 4J U M P E R1 23 45 67 89 1011 12J7H E A D E R 6 X 2R D 1R D 3R D 5R D 7R E 1R D 0R D 2R D 4R D 6R E 0V C CR E 2/ M C L RO S C 1O S C 2R C 7R C 6R B 7R B 6R B 5R B 4R B 3R B 2 R C 2R C 1R C 0R A 2R A 1R A 0R C 3R C 4R C 5R A 3R A 4R A 51 23 45 67 89 1011 1213 1415 1617 1819 2021 2223 2425 2627 28J6H E A D E R 1 4 X 2R B 1R B 0V C CC70 . 1 u FC90 . 1 u F1234J3H E A D E R 2 X 2C 1 +2C 1 4C 2 +5C 2 6119/ E N1G N D14V C C15V+3138/ I N V A L I D10F O R C E O N12F O R C E O F F16V7U5M A X 3 2 2 1 C A ER C 6R C 7C 1 10 . 1 u FC 1 00 . 1 u FV C CR41MC 1 40 . 1 u FV C CC 1 20 . 1 u F162738495I S PD B 9V D D11V D D32/ M C L R1R A 02R A 13R A 24R A 35R A 46R A 57R B 033R B 134R B 235R B 336R B 437R B 538R B 639R B 740V S S12V S S31O S C 113R C 015R C 116R C 217R C 318R C 423R C 524R C 625R C 726R D 019R D 120R D 221R D 322R D 427R D 528R D 629R D 730R E 08R E 19R E 210O S C 214U4P I C 1 8 L F 4 6 2 0R E 2R E 1R E 0R D 7R D 6R D 5R D 4R D 3R D 2R D 1R D 0R C 7R C 6R C 5R C 4R C 3R C 2R C 1R C 0O S C 2O S C 1R B 7R B 6R B 5R B 4R B 3R B 2R B 1R B 0R A 5R A 4R A 3R A 2R A 1R A 0/ M C L RV C C1 23 45 67 89 1011 12J2H E A D E R 6 X 2V C CR C 2R B 0R C 5R C 3R B 2 R B 3R B 1R C 4R C 0R C 1123456J5I C D/ M C L RR B 7R B 6V C CR8470R7470R5330R6330S3S W D P S TS2S W D P S TD1LEDD2LED1 2J P 2J U M P E R1 2J P 3J U M P E RR B 4R B 5R A 0R A 1IN1O N / O F F3O U T5NC4COM2U2P O W E R 1123s 1 8 b 2 0C O N 3G N DV C C123D 1 8 B 2 0C O N 3R 1 8 B4 . 7 KV C C 圖 25 節(jié)點主板電路 PCB 圖 基于復合定位的無線傳感器網(wǎng)絡層次路由協(xié)議設計與實現(xiàn) 14 圖 26 印刷電路板布線示意圖 無線收發(fā)處理芯片選擇 CHIPCON 的 CC2420，它的 ZigBee 開發(fā)應用的實例比較多，同時 MICROCHIOP 公司開發(fā)了 ZigBee 開發(fā)平臺，是 ZigBee 聯(lián)盟的主席成員公司之一。為支持不同類型的 RF收發(fā)器， Microchip協(xié)議棧將不同的 PHY交互歸類到不同的文件 中。用戶應用程序將包含 API。應用程序能容易地從一個 RF收發(fā)器移植到另一個基于復合定位的無線傳感器網(wǎng)絡層次路由協(xié)議設計與實現(xiàn) 12 收發(fā)器。超級幀可能還含有一個公共時隙，在此時隙內所有節(jié)點競爭接入信道。如果某個終端設備需要傳輸數(shù)據(jù)到另一個終端設備，它會把數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)調器，然后協(xié)調器依次將數(shù)據(jù)轉發(fā)到目標接收器終端設備。 另外 它還提供了 IEEE 定義 的 3 個工作頻帶： GHz、 915 MHz 和 868 MHz，以及一些網(wǎng)絡配置和可選的安全功能。這些管理使得傳感器節(jié)點能夠按照能源高效的方式協(xié)同工作，在節(jié)點移動的傳感器網(wǎng)絡中轉發(fā)數(shù)據(jù)，并支持多任務和資源共享。如果 UDP 是建立在 WSN 網(wǎng)絡層的容錯機制和數(shù)據(jù)鏈路 層的差錯控制機制上的，則其可靠性能使有保證的。 無 線 收 發(fā) 模 塊 路 由 協(xié) 議 管 理 模 塊 系 統(tǒng) 控 制 模 塊 傳 感 器 模 塊非 易 失 性 存 儲 器R A M電 源能 量 控 制 模 塊用 戶 界 面 圖 22 節(jié)點組成模塊示意圖 2． 1． 3 網(wǎng)絡協(xié)議分層 [8] 對于傳感器網(wǎng)絡協(xié)議分層， 研究人員提出了一個與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧相對應 的 五層協(xié)議棧：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層。在這個過程中，傳感器節(jié)點既充當感知節(jié)點，又充當轉發(fā)數(shù)據(jù)的路由器。通常，無線傳感器網(wǎng)絡都是應用于人員不能長期或不能直接控制的區(qū)域，對大量布置的節(jié)點進行能源補充也是不切實際的，因此，需要最大限度地利用節(jié)點自身攜帶的有限能源。斯坦福大學提出了在傳感器網(wǎng)絡中事件跟蹤和傳感器資源管理的對偶空間方法以及由無網(wǎng)連接的傳感器和控制器構成的閉環(huán)控制系統(tǒng)的框架。第一階段主要偏重利用 微型機電系統(tǒng) (MicroElectromechanical Systems， MEMS)技術設計小型化的節(jié)點設備，代表性的研究項目有 Smart Dust 和 WINS(WirelessIntegrated Network Sensors)實驗室 ； 對于網(wǎng)絡技術和通信協(xié)議的關注和研究可以認為是無線傳感器網(wǎng)絡研究的第二個階段，目前正在成為無線網(wǎng)絡研究領域的一個熱點?，F(xiàn)在己經(jīng)有一些 從事 無線傳感器網(wǎng)絡 開發(fā) 的公司，如美國的 Crossbow 公司和 Dust 公司等，其中 Crossbow 公司己經(jīng)推出了 Mica 系列傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品，到現(xiàn)在已經(jīng)有了Mica、 Mica Mica2Dot 三種產(chǎn)品。該計劃試圖把先進的信息技術、數(shù)據(jù)通信技術、傳感器技術、控制技術及計算機處理技術有效地集成運用于整個地面交通管理，建立一個在大范圍內、全方位發(fā)揮作用的，實時、準確、高效 的綜合交通運輸管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以利用現(xiàn)有的通信機制對從戰(zhàn)術級到戰(zhàn)略級的傳感器信息進行管理，而管理工作只需通過一臺專用的商用便攜機即可，不需