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无线传感器网络终端节点测试系统的设计与实现

作　者: 桑苏
导　师: 刘大有
学　校: 吉林大学
专　业: 软件工程
关键词: 无线传感器网络 通信性能 终端节点
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


无线传感器网络的终端节点,有体积小、利于布设和能在更大的地域范围或人们不易到达的特殊环境下进行监测等特点。人们可以在很多苛刻的环境条件下获取大量精确的数据信息。但传感器节点仍有许多局限,如功耗、存储和处理数据能力较低、无线通信易受干扰等问题。由于传感器终端节点的监测范围的实际环境复杂多变,实际应用中的信号干扰对网络性能有较大影响,所以终端节点的通信性能一直是人们重点研究的问题之一。本文的研究内容就是针对无线传感器终端节点的基本功能和通信性能的测试问题。本文是来源于实际应用中的燃气表智能无线远程传输抄表系统。抄表系统包括PC机应用系统、网络协议平台、基站、路由器节点和终端设备五个部分。燃气表终端节点负责收集用户的燃气使用信息,把这些数据信息传输到路由器节点,再到基站等上层系统平台进行数据处理等操作。抄表系统中作为终端设备的智能燃气表不仅需要保证产品运行期间的稳定性、数据采集和传输的准确性和保持网络稳定性,而且用户使用的燃气表数量需求量大。在抄表系统布设过程中,工商业及居民区中实际环境的复杂对燃气表终端通信性能有很大影响,终端节点所采集的数据传输到路由器时会产生错误或数据丢失等问题,这就使得如何确定路由器功能节点的安装位置变的复杂。本文研究的无线传感器网络终端节点测试系统可对节点的通信性能进行测试,根据测试结果可以在节点的实际安装中得出路由器功能节点的最佳安装位置。研制传感器网络设备以及生产过程中,存在着嵌入式程序进行集成测试期间,难于跟踪测试；网络数据形式和内容难于区别查看；生产中快速检测出硬件的焊接和加工质量等问题,上述问题会导致终端节点某项功能出现错误或失灵的现象。本文研究的无线传感器网络终端节点测试系统可对节点的基本性能进行测试,根据测试结果,判断出节点各项功能是否能正常工作。本文在对燃气表智能无线远程传输抄表系统的详细研究,以及对燃气表终端节点在实际应用中的功能和通信性能要求的熟练掌握下,设计无线传感器网络终端节点的测试系统。测试系统分为PC机部分软件实现和终端节点部分的软件实现两个部分,即针对终端节点MSP430单片机进行C语言编程和PC机的应用系统程序。PC机与终端节点之间的通信采用测试系统自定义的通信协议。测试系统完成了对终端节点的基本功能测试和节点的通信性能测试：(1)基本功能测试包括对终端节点阀门驱动电路功能、按键功能、LED显示、蜂鸣、EEPROM、AD电压的检测。(2)通信性能测试是指在实际环境下采用无线通信方式,对终端节点在不同条件下通信的丢包率、链路质量和信号强度进行测试。通信性能测试由两种测试模式组成,一种是与PC相连接的侦听节点直接与被测试节点A之间进行测试；第二种是与PC相连接的侦听节点设置两个被测试节点A和B的测试参数,A和B两个节点之间进行通信性能测试,当测试完成后,把测试结果发送给与PC相连接的侦听节点,PC机系统可以对结果进行数据的分析,并保存测试数据的历史记录。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 研究目的与研究内容  11-13
    1.2.1 研究目的  11-12
    1.2.2 研究内容  12-13
  1.3 论文架构  13-14
第2章 无线传感器网络技术和燃气表远程抄表系统  14-25
  2.1 无线传感器网络架构  14-15
  2.2 无线传感器网络终端节点介绍  15-16
  2.3 无线传感器网络的特点  16-17
  2.4 智能燃气表远程抄表系统  17-25
    2.4.1 智能燃气表远程抄表系统构架  17-18
    2.4.2 终端节点硬件部分描述  18-20
    2.4.3 终端节点软件部分描述  20-25
第3章 测试系统的整体架构和自定义通信协议  25-35
  3.1 无线传感器终端节点测试系统架构  25-27
  3.2 测试系统中的通信方式  27-28
    3.2.1 串口通信  27-28
    3.2.2 无线通信  28
  3.3 数据帧格式定义  28-35
第4章 测试系统中PC机部分的设计与实现  35-55
  4.1 测试系统的总体流程  35-38
  4.2 测试系统的终端节点的实现  38-42
  4.3 测试系统PC机部分各模块功能设计  42-50
    4.3.1 系统配置  42-45
    4.3.2 串口通信  45-46
    4.3.3 统计图表  46-47
    4.3.4 发送和接收数据实时显示  47-49
    4.3.5 数据库和日志的存储显示  49-50
  4.4 测试系统PC机部分的软件实现  50-55
    4.4.1 终端节点基本功能测试的实现  50-51
    4.4.2 终端节点通信性能测试的实现  51
    4.4.3 系统界面实现  51-55
第5章 总结与展望  55-57
  5.1 总结  55-56
  5.2 展望  56-57
参考文献  57-60
致谢  60

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器 > 传感器的应用
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