【正文】 控制器、無線電收發(fā)機(jī)和一種帶有電源,低功耗和廉價的傳感器節(jié)點(diǎn)(我們將簡單地稱之為節(jié)點(diǎn))結(jié)合可以用于監(jiān)視物理或環(huán)境的條件,如不同位置上的溫度、聲音、振動、壓力、運(yùn)動等。這個系統(tǒng)將會被做成項(xiàng)圈的形式，這樣能比較容易的套在動物的脖子上。無線電收發(fā)機(jī)通過點(diǎn)對點(diǎn)的通信協(xié)議將數(shù)據(jù)傳送到基站。此外，該節(jié)點(diǎn)將有一個實(shí)時時鐘同步網(wǎng)絡(luò)和保持時間信息?；臼褂镁W(wǎng)關(guān)，將收集到的所有數(shù)據(jù)上傳到互聯(lián)網(wǎng)上的一個數(shù)據(jù)庫和用基于可視化軟件的瀏覽器將這些信息描繪出來?；贕PS的動物跟蹤系統(tǒng)作者Vishwas Raj Jain, Ravi Bagree, Aman Kumar, Prabhat Ranjan； 出處 Intelligent Sensors, Sensors Networks and Information Processing, 2008.摘要：野外感知系統(tǒng)是一種用于監(jiān)測沼澤鹿行為和遷徙模式的無線傳感網(wǎng)。該系統(tǒng)將收集微氣候以及動物的位置信息，并將這些信息以數(shù)據(jù)流的方式使用點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)到基站。每一個點(diǎn)將顯示五個信息，即：位置（用GPS），溫度，濕度，前進(jìn)方向和環(huán)境亮度。一個外部數(shù)據(jù)閃存空間將會用于記錄從傳感器和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上獲取的數(shù)據(jù)。一個太陽能接受系統(tǒng)為電池提供節(jié)點(diǎn)能量，用于延長節(jié)點(diǎn)的壽命。關(guān)鍵詞：GPS跟蹤；野外感知系統(tǒng)；無線傳感網(wǎng)，野生動物跟蹤，微型氣候感知器無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)總是使用從分布式自治節(jié)點(diǎn)空間獲得的感知。對于正在移動的節(jié)點(diǎn)這個任務(wù)將變得更具挑戰(zhàn)性。這篇文章的重點(diǎn)就是如何通過對數(shù)據(jù)的處理，改善無限傳感網(wǎng)的設(shè)計來突破無限 傳感網(wǎng)在能量方面的束縛。為了從對野生動物監(jiān)測中尋到解決問題的方法和了解動物與其周圍環(huán)境的復(fù)雜的關(guān)系,科學(xué)家必須親自到現(xiàn)場去收集所需要的數(shù)據(jù)。有許多理由去解釋為什么頻繁的到現(xiàn)場去做調(diào)查是困難和不明智的。人類頻繁的訪問或打擾已潛移默化中對物種產(chǎn)生了影響 [1]。最后, 如果不使用專用的低成本傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。因此就需要一個自動化的系統(tǒng),帶有擁有眾多網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)的自然空間能夠長時間的收集數(shù)據(jù)(即使在夜間)、如果沒有這樣的系統(tǒng)，靠人工檢測，則研究范圍和結(jié)論的準(zhǔn)確率則非常有限。一些監(jiān)控野生動物運(yùn)動和習(xí)性的先進(jìn)理念曾做過嘗試，如斑馬網(wǎng)絡(luò)[2]和偉大的鴨子島實(shí)驗(yàn)[1]。它是擁有更低能耗,更大的范圍、更加多樣的環(huán)境感知特性和更健壯數(shù)據(jù)備份的系統(tǒng)。該系統(tǒng)對于那些中型或大型的物種同樣適用。捕獲的數(shù)據(jù)可以提供給野生動物研究人員讓他們完成研究和學(xué)習(xí)的目。本文在節(jié)點(diǎn)，基地，網(wǎng)絡(luò)的水平上探討了野外感知系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)。生物傳感網(wǎng)是一種試圖讓研究人員了解更多有關(guān)沼鹿的生活習(xí)性的途徑。這個系統(tǒng)計劃將帶有傳感器的輕質(zhì)項(xiàng)圈安放在動物的脖子上。將收集到的有用數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送到其他節(jié)點(diǎn)或基站, (基站越來越偏好的情況下兩者都是可用)。要獲取的數(shù)據(jù)除了位置信息,還包括動物的生活習(xí)性和它的周圍環(huán)境參數(shù)。動物的生活模式需要被記錄下來。最后系統(tǒng)需要運(yùn)行持續(xù)至少12個月,因此電源設(shè)計和使用需要優(yōu)化位置記錄: 在監(jiān)測動物的遷移模式時，GPS需呀能夠精準(zhǔn)的定位。用于測量溫度、濕度,和光線以及動物活動的傳感器也同時安裝在了系統(tǒng)里。因?yàn)檎勇沟幕顒臃秶喈?dāng)?shù)拇?，所以不可能在它們的整個活動地區(qū)安裝眾多基站。為了彌補(bǔ)時間上的延遲,節(jié)點(diǎn)上安裝了一個較大的外部flash用來容納數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)上的生成時間以及傳輸過程中獲取的時間。他們與其他節(jié)點(diǎn)唯一的連接是通過無線鏈接或基站。因此,節(jié)點(diǎn)需要輕量級電力備份系統(tǒng)。只要認(rèn)真落實(shí)能源采集，補(bǔ)充的管理政策,能源的需求容易得到滿足。圖1 生物傳感網(wǎng)系統(tǒng)概述1)硬件架構(gòu)完整的傳感器節(jié)點(diǎn)連同電池充電系統(tǒng)的是以一個項(xiàng)圈的形式呈現(xiàn)的，它被套在了沼鹿的脖子上。 圖2 硬件設(shè)計框架為了滿足在準(zhǔn)確性、能量、電壓兼容性和成本方面的考慮[6]，每個組件都在原來的基礎(chǔ)上經(jīng)過了精心挑選。它有4 k字節(jié)的eepm和8 k字節(jié)的存儲器。GPS和無線電收發(fā)機(jī)的通信與核心處理單元同步。(限制波特誤差百分之零[7])。外部RTC必須準(zhǔn)確將這些節(jié)點(diǎn)同步。高度的準(zhǔn)確性,集成的溫度測量使設(shè)備的晶體振蕩器(TCXO)、I2C接口在不同的波特率工作時仍能適合這一應(yīng)用。由于運(yùn)行環(huán)境的不同，RTC在不同的節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行是有偏差的。GPS 拉森IQ GPS接收機(jī)與天線[9],它有封裝小、處于工作模式的時候能耗低( v)。拉森IQ GPS支持NMEA協(xié)議的GPRMC通信形式。它與單片機(jī)通信頻率為4800個bps。為了利用GPS的“熱啟動”功能,我們使用一個電池備份機(jī)制。 ghz ISM波段(只有在印度免費(fèi)提供),通信距離超過一公里。低成本、低功耗和易用性也是其優(yōu)勢。當(dāng)它僅是一個供電系統(tǒng)而不使用其時間功能時，我們用最低功率的睡眠模式。內(nèi)存——愛特梅爾公司AT45DB16B數(shù)據(jù)flash[11]，我們需要一個大的內(nèi)存存儲空間來彌補(bǔ)基站與節(jié)點(diǎn)之間通信的延遲。AT45DB16B擁有SPI接口正好符合了這一要求。附加的傳感器,為了收集沼鹿周圍環(huán)境的參數(shù)，從大鴨島上的經(jīng)驗(yàn)試驗(yàn)[1]中得知我們需要在節(jié)點(diǎn)上安裝數(shù)字傳感器。Sensirion SHT11的[14]傳感器是一個數(shù)字溫度和濕度傳感器(分辨率:176。這傳感器是被一個蓋帽(IP67標(biāo)準(zhǔn))遮著，使其感知環(huán)境的同時達(dá)到保護(hù)它的作用。 為了監(jiān)控動物的活動我們使用了飛思卡爾半導(dǎo)體 的MMA6270QT[16]模擬加速度計。節(jié)點(diǎn)的設(shè)計采用大量的減少噪音的技術(shù)。此外，為了減少噪音[6]，AVCC被連接到主電源供應(yīng)系統(tǒng)且沒有任何扇區(qū)出線。如圖3所示。包括電源（LIION電池與太陽能充電機(jī)制）體系的總重量為，不含項(xiàng)圈小于300gms（使用4鋰離子電池重148克）。節(jié)點(diǎn)大部分時間都保持在休眠/無效模式。準(zhǔn)確性的RTC有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)，或節(jié)點(diǎn)與基地之間信息的同步。無線收發(fā)機(jī)， GPS和外接存儲器都有獨(dú)立的端口，即USART0，USART1，SPI，我們都能同時使用它們。當(dāng)前讀/寫數(shù)據(jù)段的指針存儲在微控制器的EEPROM。成功轉(zhuǎn)移到所述基站的數(shù)據(jù)是將會從節(jié)點(diǎn)中刪除。我們的測試結(jié)果表明， 在較低的波特率（57600）數(shù)據(jù)有更好的可靠性，因此使用了這以波特率。當(dāng)權(quán)衡節(jié)點(diǎn)的重和??它的能量所需時，野生動物監(jiān)測方案變得更具挑戰(zhàn)性。圖4中所示的是一個節(jié)點(diǎn)能源消耗的比例圖。圖4 野外感知系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的功耗必比例圖 理想的檢測節(jié)點(diǎn)包涵一定數(shù)量的傳感器沿與其他外圍設(shè)備，如RTC，外部閃存和無線電收發(fā)信機(jī)。所有組件和傳感器都經(jīng)過精心挑選。太陽能發(fā)電被附加上去以便進(jìn)一步增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的壽命。使用一個共同的電壓（）的決定不僅是為了節(jié)點(diǎn)電壓設(shè)計的簡單，同時也能夠節(jié)省那些浪費(fèi)在不同的電壓調(diào)節(jié)上的能量。轉(zhuǎn)換效率高達(dá)96％。另一種方法是使用雙時鐘方案，而不是睡眠模式，但是使用外部實(shí)時定時器時鐘的同時，我們?nèi)阅軌蛲ㄟ^它自身的掉電模式功能節(jié)省能源。掉電檢測器是在睡眠模式狀態(tài)狀態(tài)下[18]唯一工作的模擬量模塊。在處理和讀取傳感器時需要較小的延時，這個時候另一個節(jié)省功耗的模式，“省電”睡眠模式將被使用。當(dāng)節(jié)點(diǎn)是在睡眠模式時GPS被關(guān)閉。應(yīng)用程序不是每時每刻的使用使我們有機(jī)會讓無線收發(fā)器處在最低功耗模式下，這一模式的功耗不到其他模式1/5。以下假設(shè)是基于每個節(jié)點(diǎn)的組件能工作最低一年：?節(jié)點(diǎn)每3小時進(jìn)行測量。?每隔一小時，節(jié)點(diǎn)通過RTC同步試圖與其他節(jié)點(diǎn)/基地進(jìn)行聯(lián)系。?最后，我們假設(shè)一個節(jié)點(diǎn)，每天會從其他節(jié)點(diǎn)收到最多7頁數(shù)據(jù)并想其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送一頁的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。 按上述的假設(shè)和使用所述的硬件。太陽能充電可進(jìn)一步延長節(jié)點(diǎn)的工作時間。 “組件在不同模式下的平均電流（以毫秒安培）的要求在第4欄給出。最后一列，即“C”是在不同的模式下各個組件每天的電流需求（mAh）。 野外感應(yīng)是一種緊湊，準(zhǔn)確，高效節(jié)能的感應(yīng)。 軟件協(xié)議和硬件實(shí)現(xiàn)都經(jīng)過精心設(shè)計，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化系統(tǒng)能源的要求。英文原文：wildCENSE: GPS based Animal Tracking SystemAbstract—wildCENSE is a Wireless Sensor Network (WSN) system which attempts to monitor the behaviour and migration patterns of Barasingha (Swamp Deer). The system would collect the microclimatic as well as positional information of the animal and municate it to a base station through flooding of data using peertopeer network. The base station, using a gateway, upload all the collected data to a database server on Internet and portray the information using browser based visualization software. Each node would monitor five parameters namely position (using GPS), temperature, humidity, head orientation and ambient light. Also, the node will have a real time clock for the synchronization of the network and to keep timing information. An external data flash memory would be used to record the data collected from sensors and other peer nodes. A radio transceiver would transmit the data to the base station by using a peer to peer munication protocol. A solar energy harvesting system for recharging node’s power supply batteries is being added to prolong the lifetime of nodes. The system would be integrated in the form of a collar that can be easily fitted on the neck of animal. Keywords GPS Tracking。 microclimate sensing。 wildlife tracking I. INTRODUCTION Wireless sensor networks (WSN) invariably employ sensing from spatially distributed autonomous nodes. With a little jugglery of sensors, microcontrollers, radio transceiver and an energy source, lowpower and inexpensive sensor nodes (we’ll simply call them nodes) can be made to cooperatively monitor physical or environmental conditions, such as temperature, sound, vibration, pressure, motion etc. at different locations. The task bees more challenging when the nodes are mobile. To further question the engineering effort is the case, where the node’s power supply should be sufficient for it to last years. Hence the acquisition, accumulation and relay of data impose a great challenge on the WSN39。 hence it is important to monitor their movement and protect them. wildCENSE is an attempt towards dis