面向機械振動監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡可靠傳輸協(xié)議的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是一種全新的信息獲取與處理技術，近幾年來引起了學術界和工業(yè)界的高度關注。將無線傳感器網(wǎng)絡引入到機械振動監(jiān)測應用領域是一個新穎的、富有挑戰(zhàn)性的研究課題。本文針對目前無線傳感器網(wǎng)絡通信協(xié)議在機械振動監(jiān)測應用中存在的數(shù)據(jù)吞吐量較小、難以實現(xiàn)高精度的同步采集應用的問題，提出了一套支持高精度同步采集的、具有較高傳輸性能的網(wǎng)絡傳輸協(xié)議。本文的主要研究工作概括如下。
　　 針對機械振動監(jiān)測對網(wǎng)絡傳輸?shù)男枨筇攸c，提出了一種基于TD

2、MA信道接入機制，具有更大的數(shù)據(jù)吞吐量和更小的碰撞概率的多信道倍增超周期MAC協(xié)議：MPF-MMAC。MPF-MMAC協(xié)議采用可集中協(xié)調(diào)、控制開銷最少的多級分簇型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，結(jié)合本文提出的超幀擴展方法，具有性能良好的低延遲特性和高度可擴展性。為了提高信道利用效率，MPF-MMAC協(xié)議還設計了競爭程度可控的混合式信道訪問方法，使得應用層可以根據(jù)自身的特點靈活配置協(xié)議的運行參數(shù)。協(xié)議采用顯式ACK確認機制來保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。運用仿真軟件

3、模擬測試了協(xié)議的性能，給出了測試結(jié)果。
　　 在MPF-MMAC協(xié)議基礎上設計一種“預命令延時”的多節(jié)點同步數(shù)據(jù)采集方法。利用協(xié)議的廣播同步消息機制，在同步廣播中嵌入數(shù)據(jù)采集命令的預定開始時刻，各個節(jié)點收到廣播消息后先調(diào)整自身時鐘以達成同步，然后等到采集命令設定的時間啟動采集，則可以獲得同步精度較高的多點采集的數(shù)據(jù)。實驗測試表明本方法獲得的數(shù)據(jù)采集偏差小于100微秒，能夠應用于采樣頻率不高于10kHz的機械振動監(jiān)測系統(tǒng)。

4、　　 針對機械振動監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸特點設計了一種擁塞避免的大量數(shù)據(jù)可靠傳輸機制。節(jié)點根據(jù)整個網(wǎng)絡的節(jié)點數(shù)量，調(diào)整自身的數(shù)據(jù)發(fā)送速率以達到比較均衡的帶寬占用率，避免過多數(shù)據(jù)包在簇頭節(jié)點匯聚而產(chǎn)生擁塞。同時可以通過補償調(diào)整的手段為優(yōu)先級高的節(jié)點預留較大的帶寬資源。針對機械振動監(jiān)測的數(shù)據(jù)量往往比較大的特點，設計了一種分片與重組的可靠傳輸機制，對MAC協(xié)議接口進行了封裝，為應用層數(shù)據(jù)可靠傳輸提供更好的支持。
　　 在課題組自主研發(fā)的