【正文】 時(shí)滿足應(yīng)用需 因此如何提高數(shù)據(jù)包傳輸?shù)目煽啃砸约氨ＷC實(shí)時(shí)應(yīng)用的延遲是目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)QoS 研究的重點(diǎn)。特別是基于無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)的圖像、 視頻和流媒體等多媒體信息的傳輸需求的急劇增加， 給無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì) 帶來了極大的挑戰(zhàn)， 由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新興的， 由大量無線傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組 織的方式組成網(wǎng)絡(luò)， 節(jié)點(diǎn)的傳感器負(fù)責(zé)采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)， 無線射頻收發(fā)裝置負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)之間以 及節(jié)點(diǎn)與之間數(shù)據(jù)的交互，其工作方式以及承載的業(yè)務(wù)類型都與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)有著很大的區(qū) 別。因此，充分研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)具有重大的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于跟蹤、監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，這些應(yīng)用的共同特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò) 負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)周圍區(qū)域并報(bào)告異常事件的發(fā)生， 因此在這類應(yīng)用中， 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包所包含 信息的重要性將有很大不同， 同時(shí)要求無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)盡量在規(guī)定的 時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心， 然后由數(shù)據(jù)中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 并將最終分析結(jié)果交給決策者 圖 所示的是這些應(yīng)用中的一個(gè)典型場(chǎng)景， 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被隨機(jī)部署在一個(gè)指定的保護(hù)區(qū)域， 觀察并報(bào)告是否有入侵者進(jìn)入。 DARPA 根據(jù)軍方的要求研究無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信、 計(jì)算問題以及其在普適環(huán)境中的使用問題， 從而建立了網(wǎng)絡(luò)中心 戰(zhàn)的思想體系。 現(xiàn)在所指的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)屬于第四代傳感器網(wǎng)絡(luò)，是一種新型的無基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)各個(gè)無線節(jié)點(diǎn) (傳感器 )靜態(tài)地隨機(jī)分布于某一區(qū)域，它們協(xié)作地監(jiān)測(cè)、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分 布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán) 境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息， 并對(duì)這些信息進(jìn)行處理， 獲得詳盡而準(zhǔn)確的結(jié)果， 并最終傳送給需要這些結(jié)果的用戶。 現(xiàn)場(chǎng)總線的不斷發(fā)展和基于現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議的智能傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用， 使智能傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)進(jìn)入局部測(cè) 控網(wǎng)絡(luò)階段 。 傳感器與現(xiàn)場(chǎng)控制站間的信號(hào)傳輸方式與第一代傳感器網(wǎng)絡(luò)基本相同。研究表明，只有網(wǎng)絡(luò)化的智能傳 感器技術(shù)才能適應(yīng)各種控制系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)化水平、復(fù)雜性以及環(huán)境適應(yīng)性越來越高的要求。 目前傳感器技術(shù)已廣泛應(yīng)用于國(guó)防、機(jī)械、電力、能源、交通等諸多領(lǐng)域。 美國(guó)商業(yè)周刊和 MIT 技術(shù)評(píng)論中分別將其列為 21 世紀(jì)最有影響的 21 項(xiàng)技術(shù)和改變世界的 10 大技術(shù)之一。 人們可以通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)直接感知客觀世界， 從而極大地?cái)U(kuò)展現(xiàn)有的網(wǎng) 絡(luò)的功能和人類認(rèn)識(shí)世界的能力。 借助于由大量 微傳感器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)， 可以實(shí)時(shí)地監(jiān)控周圍物理環(huán)境的變化， 不斷地將一些模糊的感覺量 化。在物 理環(huán)境中結(jié)合計(jì)算處理能力的控制能力， 人與人、 人與機(jī)器以及機(jī)器與機(jī)器的交互最終統(tǒng) 一到人與自然的交互。 《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)》 基 于 溫濕度傳感器物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理 系 別 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 組 次 姓 名 指導(dǎo)教師 評(píng)定成績(jī) 起止日期 2020 年 10 月至 2020 年 10 月 目錄 一 緒論 研究背景 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容 本文結(jié)構(gòu) 二 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)述 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和挑戰(zhàn) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性研究比較 與有線網(wǎng)絡(luò)比較 環(huán)境 傳感器的簡(jiǎn)介 實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)簡(jiǎn)介 本章小結(jié) 三 CSMA/CA 和 ZIGBEE 四 系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì) ． 開發(fā)環(huán)境 ． 開發(fā)內(nèi)容 . 網(wǎng)絡(luò)括撲圖 TinyOS 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分析 tinyos 系統(tǒng)控制 nesC 語(yǔ)言 TinyOS 系統(tǒng)的工作原理 組件模型 主動(dòng)消息通信 . zigbeX Mote 設(shè)備套件以外的功能選項(xiàng)設(shè)備 五 .開發(fā)內(nèi)容和傳輸機(jī)制 開發(fā)內(nèi)容 數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制 技術(shù)路線 傳感器數(shù)據(jù)處理 傳感器節(jié)點(diǎn)燒錄 六 ．設(shè)置開發(fā)環(huán) 境 .數(shù)據(jù)采集及 A/D 轉(zhuǎn)換電路 .CC2420 無線通信電路 .CC2420 無線通信電路 . zigbex 服務(wù)器（ HBE— EMPOS II） .針對(duì) zigbex 的應(yīng)用程序安裝 .TinyOS 和 Nesc .JAVA 應(yīng)用程序（ tinyos 的串行通信消息格式） . 路由協(xié)議應(yīng)用 七 C平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集 八 系統(tǒng)調(diào)試及實(shí)地應(yīng)用 1 2 3 九溫度和濕度傳感器控制 1 2 3 十 總結(jié)與展望 1 2 3 主要符號(hào)表 CW Contention Window 競(jìng)爭(zhēng)窗口 PQ Priority Queuing 優(yōu)先級(jí)調(diào)度 SD Slow CW Decrease CW 慢速遞減算法 AOB Asymptotically Optimal Backoff Algorithm 漸進(jìn)最優(yōu)退避算法 BEB Binary Exponential Backoff 二進(jìn)制指數(shù)退避 MAC Media Access Control 介質(zhì)訪問控制 QoS Quality of Service 服務(wù)質(zhì)量 SBA Sense Backoff Algorithm 感知退避算法 DSCR Dual Stage Contention Resolution 雙重狀態(tài)的競(jìng)爭(zhēng)策略 EIED Exponential Increase Exponential Decrease 指數(shù)增加指數(shù)遞減 FCFS First Come First Service 先進(jìn)先服務(wù) MILD Multiplicative Increase Linear Decrease 倍數(shù)增加線性遞減 MIMD Multiplicative Increase Multiplicative Decrease 倍數(shù)增加倍數(shù)遞減 NSAD New SelfAdaptive DCF 新自適應(yīng) DCF REBS Residual Energy Based tree Splitting 基于剩余能量的樹形 分裂算法 PMAC Prioritybased Fair MAC 基于優(yōu)先級(jí)的公平 MAC 協(xié)議 CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access 沖突避免的載波偵聽 /Collision Avoided 多路訪問協(xié)議 LMILD Linear/Multiplicative Increase Linear Decrease 線性倍數(shù)增加線性遞減 一 緒 論 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的推廣， 以計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的信息技術(shù)對(duì)人類社會(huì)已經(jīng)產(chǎn)生了深刻的影響。 Mark Weiser 在 1991 年首次提出了普適計(jì)算 [1] (ubiquitous puting)思想，普適 計(jì)算作為 21 世紀(jì)的計(jì)算模式，其基本思想是使計(jì)算機(jī)技術(shù)從用戶意識(shí)中徹底消失。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正是這種普適計(jì)算思想的延伸。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將邏輯上的信息世界與真實(shí)的物理世界融合在一起， 改變著人與自然 交互的方式。 無線傳感網(wǎng)絡(luò) WSNs(Wireless Sensor Networks)技術(shù)作為 普適計(jì)算思想大系統(tǒng)中的一個(gè)典型應(yīng)用， 已經(jīng)由軍事領(lǐng)域擴(kuò)展到其他 許多領(lǐng)域， 能夠完成 諸如災(zāi)難預(yù)警與救助、家庭健康監(jiān)測(cè)、精