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无线传感器网络设计仿真

发布时间:2022-10-25 13:52:35

‘壹’ 无线传感器网络路由协议的仿真,大多是用NS2,请问用matlab可以吗用NS2能做到的matlab都能做到吗

理论上是可以做到的,只是NS2是专门用于网络仿真的,很多协议是写好了、打包好了的,入门后用起来更方便。matlab、C之类的,恐怕得自己一点点写了。

‘贰’ 无线传感器网络定位算法如何仿真如何对已有算法进行改进实际工作中,研究无线传感器需要哪些知识

数学,优化用的,具体什么忘了,以前老师讲过
另外误差本身也不单单是受到算法的影响,应该说是一个系统工程
我本来也想做定位算法优化的,后来又不想搞了,手头还有几本WSN的书,可以低价转让呵
还有几篇paper
这么说吧,思路是这样的,先早几篇这方面的论文,拿来反复阅读,然后根据这些论文对于的reference你能大概了解这个领域(某文章被引用的次数多那意义也不一般,google有个搜学术论文的可以看到引用次数)。读这些paper本身是比较吃力的,可能几天才能读懂一篇。这样大概你就能了解定位算法这块前辈们都已经做到什么程度了,然后你再搜一些新近发表的paper看看他们都是干嘛,然后你觉得还能在人家的基础上做点什么就ok了。
除非真要搞研究,否则一句话,拿文凭,早点毕业,别去淌这个水,现在社会金钱第一。

‘叁’ 无线传感器网络节点硬件的模块化设计

无线传感器网络节点硬件的模块化设计

随着人们对于环境监测要求的不断提高,无线传感器网络技术以其投资成本低、架设方便、可靠性高的性能优势得到了比较广泛的应用。由于无线传感器网络节点需要实现采集、处理、通信等多个功能,因此硬件上采用模块化设计可以大大提高网络节点的稳定性和安全性。那么下面我就来讨论一下无线传感器网络节点硬件的模块化设计。

1 CC2430芯片简介

CC2430是一款工作在2.4 GHz免费频段上,支持IEEE 802.15.4标准的无线收发芯片。该芯片具有很高的集成度,体积小功耗低。单个芯片上整合了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器。CC2430拥有1个8位MCU(8051),8 KB的RAM,32 KB、64 KB或128 KB的Flash,还包含模拟数字转换器(ADC),4个定时器(Timer),AESl28协处理器,看门狗定时器(Watchdog-timer),32.768 kHz晶振的休眠模式定时器,上电复位电路(Power-on-Reset),掉电检测电(Brown-out-Detection),以及21个可编程I/O接口。

CC2430芯片采用0.18μm CMOS工艺生产,工作时的电流损耗为27 mA;在接收和发射模式下,电流损耗分别为26.7 mA和26.9 mA;休眠时电流为O.5 μA。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性,特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。

2 无线传感器网络系统结构

整个无线传感器网络由若干采集节点、1个汇聚节点、1个中转器、1个上位机控制中心组成,系统结构如图1所示。无线传感器网络采集节点完成数据采集、预处理和通信工作;汇聚节点负责网络的发起和维护,收集并上传数据,将中转器下发的命令通告采集节点;中转器负责上传收集到的数据并将控制中心发出的命令信息传递给汇聚节点;控制中心负责处理最终上传数据,并且可以由用户下达网络的操作命令。

采集节点和汇聚节点由CC2430作为控制核心,采集节点可采集并传递数据,汇聚节点负责收集所有采集节点采集到的数据。中转器采用ARM处理器作为控制核心,和汇聚节点采用串口通信,以GPRS通信方式和上位机控制中心进行交互。上位机控制中心实现人机交互,可以处理、显示上传的数据并且可以直接由客户下达网络动作执行命令。

3 节点模块化设计

汇聚节点和采集节点在硬件配置上基本相同,采用模块化设计使得设计通用性更好。

每个节点主要由控制模块、无线模块、采集模块、电源模块4部分构成。

3.1 控制模块

控制模块主要由CC2430及其外围电路构成,完成对采集数据的处理、存储以及收发工作,并对电源模块进行管理。芯片CC2430包括21个可编程I/0口,其中8路A/D接口,可满足多路传感器的采集、处理需求。CC2430自带了一个复位接口,外接一个复位按键可以实现硬件初始化系统。32 MHz晶振提供系统时钟,32.768 kHz晶振供系统休眠时使用。

节点选用芯片FM25L256作为存储设备,这是一款256 Kb铁电存储器,其SPI接口频率高达25 MHz,低功耗运行以及10年的数据保持力保证了节点数据存储的低成本以及可靠性。

3.2 无线模块

无线模块负责节点间数据和命令的传输,因此,合理设计无线模块是节点稳定、高效通信的重要保证。

TI公司提供了一个适用于CC2430的微带巴伦电路,这个设计把无线电RF引脚差分信号的阻抗转换为单端50 Ω。由于该电路直接影响节点的通信质量,在使用前必须对其进行仿真验证。设计中选用ADS仿真软件进行仿真,采用了版图和原理图的联合仿真方法。仿真电路图如图5所示,微带电路为TI提供的微带巴伦电路,分立元件均选自村田公司元件库内的模型,严格保证了仿真数据的`真实性和可靠性。巴伦电路在工作频段内(2.400~2.4835 GHz)信号传输特性高效、稳定。

3.3 采集模块

采集模块负责采集数据并调理数据信号。本设计中,监测的是土壤的温度和湿度数据,采用的传感器是PTWD-3A型土壤温度传感器以及TDR-3型土壤水分传感器。

PTWD-3A型土壤温度传感器采用精密铂电阻作为感应部件,其阻值随温度变化而变化。为了准确地进行测量,采用四线法测量电阻原理,将电阻信号调理成CC2430芯片A/D通道能采样的电压信号。由P354运算放大器、高精度精密贴片电阻以及2.5 V电源构成10 mA恒流源。10 mA的电流环流经传感器电阻R1、R2将电阻信号转换成为电压信号,由差分放大器LT1991一倍增益将信号转换为单端输出送入CC2430芯片的ADC通道进行采样。

TDR-3型土壤水分传感器输出信号即为电压信号。传感器输出信号通过P354运算放大器送入CC2430芯片的ADC通道进行采样。

3.4 电源模块

电源模块负责调理电压、分配能量,分为充电管理模块、双电源切换管理模块、电压转换模块3个模块。本设计中采用额定电压12 V、电容量3 Ah的铅酸电池供电。

作为环境监测的无线传感器网络应用,节点需要在野外无人看守的情况下进行工作,能量补给是系统持续工作的重要保证。本设计采用太阳能电池板为节点在野外工作时进行电能的补给,充电管理模块则是根据日照情况以及电池能量状态对铅酸电池进行合理、有效的充电。光电耦合器TLP521-100和场效应管Q共同构成了充电模块的开关电路,可以由CC2430芯片的I/0口很方便地进行控制。

在太阳能电池板对电池充电时,电池不能对系统进行供电,因此设计中采用了双电源供电方式,保持“一充一供”的工作状态,双电源切换管理模块负责电源的安全、快速切换。如图10所示,采用了两个开关电路对两块电源进行切换。

在电源进行切换时,总是先打开处于闲置状态的电源,再关闭正在为系统供电的电源,因此会在一段短暂的时间内同时有两个电源对系统供电,这是为了防止系统出现掉电情况。

电源模块需提供5 V、3.3 V、2.5 V等多组电源以满足节点各模块的供能需求。由于系统电源组较多,电压转换模块采用了开关型降压稳压器以及低压差线性稳压器等多种电压转换芯片来对电源进行电压转换,同时要确保电源模块供能的高效性。

结语

节点的设计对整个无线传感器网络系统至关重要。本设计采用了功能强大的射频芯片CC2430作为核心管理芯片,能较好地完成数据采集、分析、传输等多个功能。硬件的模块化设计大大加强了节点的稳定性、可靠性和通用性,在野外无人值守的情况下无线传感器网络系统可以长期、稳定地进行环境方面的监测。

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‘肆’ 简述无线传感器应用的开发过程,系统仿真常用哪些软件平台

MantisOS的无线传感器网络应用开发模型
无线传感器网络是当今信息领域新的研究方向,应用前景十分广阔.考虑无线传感器网络的应用相关性,总结无线传感器网络应用程序开发研究经验,引入软件工程思想,提出一个无线传感器网络应用开发过程模型,可以提高开发速度和开发质量;随后给出了一个在MantisOS下开发应用程序的技术模型,降低了使用MantisOS的线程管理机制开发多任务应用程序可能出现的线程上下文切换开销

‘伍’ 用OPNET仿真无线传感器网络!

14.5里可以仿真zigbee,你仔细研究下,很简单的,我操作过

‘陆’ OPNET 8.1能仿真无线传感器网络吗

8.1版本似乎不行,不过如果你能够直接将802.15.4协议编程出来就不同了。
14.5版本可以仿真ZigBee无线网络的。有一个英文的资料《opnet仿真zigbee实例》(英文名:ZIGBEE MESH NETWORK SIMULATION USING OPNET AND STUDY OF ROUTING SELECTION)
Spring 2009
是说Opnet下的ZigBee仿真的,可以参考一下,网上都可以下载得到

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