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无线传感器网络在车位控制中的应用

2008年12月18日 ?? 收藏0

  3.2 系统软件平台

??????? 选择美国加州伯克利大学开发的TinyOS 系统开发环境。TinyDB 是 TinyOS 的查询处理系统,它能够从无线网络中的sensor 节点上提取数据和信息。TinyOS 为 TinyDB 提供了一个可视化的 JAVA API 窗口,可以进行实时查询。

  3.3 组网类型

???????? 在本文中,无线传感器网络采取星型拓扑结构(如图2),由一个网络协调器作为中心节点,可以跟任何一个普通节点通信。普通节点上含有超声波传感器对周围环境中的超声波信号强度参数进行测量、采样,将采集到的数据发往中心节点,并且可以对中心节点发来的数据、命令进行分析处理,完成相应的操作。若两个普通节点之间要传送数据则必须经过中心节点,由中心节点把数据传送到相应的节点上。

  3.4 组网流程

??????? 无线传感器网络是一个自组织的网络,如果一个全功能节点被激活,它就可能建立一个网络并把自己设为网络协调器,其它的普通节点可以申请加入该网络[6]。这样就可以建成一个具有星型拓扑结构的无线传感器网络。本文中的无线传感器网络支持超帧结构,网络协调器经过能量扫描、主动信道扫描后,按照设定的参数周期性的发送信标帧。普通节点首先经过能量扫描和被动信道扫描后,获取信标帧中包含网络特征的参数,如信标序号、超帧序号和网络标号等。通过同步请求与网络协调器同步,再通过匹配请求与网络协调器关联。在与网络协调器关联的过程中,网络协调器为每个请求关联的普通节点分配16位的短地址[7]。这样在以后的数据传送中就可以用短地址进行通信,提高通信效率、降低发射中的能量消耗,从而延长网络的使用寿命。

  3.5 数据传输机制

  3.5.1 数据格式

???????? 在IEEE 802.15.4标准中定义了四种帧,分别是信标帧、数据帧、命令帧、确认帧[2]。

  (1) 信标帧:用以网络协调器在支持超帧结构的第一个时槽向其临近节点广播信标,当附近的节点接受到信标帧后就可以申请加入该网络。

  由于本文中的无线传感器网络系统采用相对简单的星型拓扑结构,在信标帧的结构上与IEEE802.15.4标准有所不同:在信标帧的地址域中仅包含源节点的网络标号和短地址,不包含目的节点信息(因为采用广播方式发送)。

  (2) 数据帧:用来传送含有超声波度信息的数据。

  在地址域中包含源节点和目的节点的网络标号和短地址。由于数据帧的传送方向有两种:从普通节点传向中心节点和从中心节点发送给普通节点。

  (3) 命令帧:用于组建无线传感器网络、传输同步数据等。命令帧在格式上和其它类型的帧没有太多的区别。

  (4) 确认帧:用以确认目标节点成功接收到数据帧或命令帧。当目标节点成功接收到数据帧或命令帧后,就发送一个确认帧给发送方。发送方接收到这个确认帧说明发送成功。若在规定的时间内没有接收到确认帧,则重发该数据帧或命令帧。

  在帧控制域中定义了帧的类型为确认帧。确认帧的序列号要与被确认帧相同,并且负载长度为零。确认帧紧接着被确认帧发送,不需要使用CSMA-CA机制竞争信道[8]。

  3.5.2 传输流程

?????? 在整个无线传感器网络中,采取的是普通节点定时读取其传感器上的超声波数据,并将超声波数据发送给中心节点。中心节点对接受到的数据进行处理后传送给相应的节点用以控制其上的车位置位标志。首先,网络协调器对接收到的数据帧进行检验,图2中的中心节点判断是判断是否为指定节点的传感器数据。若接收的数据是指定节点上的数据,则将该数据与一个超声波度阈值进行比较来设定控制变量(用来控制车位的开关状态) [9]。反之,则不进行发送操作。然后,判断带有空闲的节点是否加入网络。若在网络中找到带有空闲的节点,则中心节点将控制变量作为数据帧负载发送给它。反之,则不发送带有控制变量的数据帧。


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无线传感器? 车位控制? IEEE 802.15.4?

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