一類無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)嵌入式操作系統(tǒng)及其節(jié)點(diǎn)定位的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、大量廉價(jià)的傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)一定的組織方式組成了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并可以通過(guò)無(wú)線通信方式形成一個(gè)自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)感知對(duì)象的信息，并將此消息發(fā)送給觀察者作為下一步計(jì)劃的判斷依據(jù)。一方面，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信連接具有多徑衰落、陰影效應(yīng)、路徑損耗以及移動(dòng)造成的多普勒頻移等復(fù)雜性，需要節(jié)點(diǎn)具有較靈活的處理能力，另一方面，隨著嵌入式設(shè)備及其應(yīng)用的復(fù)雜化，資源的有限性，開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的難度逐漸增大。而嵌入式操作系統(tǒng)的出

2、現(xiàn)為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)軟件平臺(tái)，設(shè)計(jì)者可以不用關(guān)注底層硬件而把主要精力投入所要開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件中，可以大幅降低開(kāi)發(fā)難度。嵌入式操作系統(tǒng)平臺(tái)及傳感器節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)定位是本論文的研究重點(diǎn)。 在本論文中，根據(jù)給予傳感器節(jié)點(diǎn)平臺(tái)CC2431和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用對(duì)現(xiàn)有的嵌入式操作系統(tǒng)SOS進(jìn)行了裁剪，建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)平臺(tái)，降低了網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)的復(fù)雜度。通過(guò)CC2431天線電磁波的空間分布實(shí)驗(yàn)，提出一種基于CC2431定位引擎的

3、傳感器節(jié)點(diǎn)定位算法。在無(wú)線測(cè)量參數(shù)上，使用最優(yōu)化理論獲取更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，提高了實(shí)時(shí)定位的精度。根據(jù)項(xiàng)目需要，突破CC2431定位引擎的硬件限制，在定位算法上進(jìn)行了改進(jìn)，使得定位范圍比原來(lái)擴(kuò)展了28倍。最后利用傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間通信，節(jié)點(diǎn)定位，重復(fù)性、實(shí)時(shí)性實(shí)驗(yàn)，提出了一種適合本項(xiàng)目應(yīng)用需求的，驗(yàn)證裁剪后的嵌入式操作系統(tǒng)效能的基本方法。 本論文的主要研究工作如下： 1.本論文先對(duì)當(dāng)前傳感器節(jié)點(diǎn)的類型及其組成結(jié)構(gòu)做細(xì)致的研究，

4、歸納當(dāng)前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)的主要組成部分，為嵌入式操作系統(tǒng)的裁剪移植奠定基礎(chǔ)。 2.研究當(dāng)前主流的嵌入式操作系統(tǒng)，提出嵌入式操作系統(tǒng)移植到傳感器節(jié)點(diǎn)的通用方案，并依據(jù)此方案將嵌入式操作系統(tǒng)SOS(Sharedoperatingsystem)移植到芯片CC2431，歸納了移植過(guò)程中需要注意的地方。 3.基于嵌入式操作系統(tǒng)SOS及其硬件基礎(chǔ)CC2431，設(shè)計(jì)了傳感器節(jié)點(diǎn)的定位算法，并對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)定位時(shí)獲取的參數(shù)提出了優(yōu)