[发明专利]一种传感器节点功能自维护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器节点功能自维护方法，属于无线传感器网络技术和嵌入式技术领域。具体的说，是在无线传感器网络中，使传感器节点能够动态更新自身节点代码实现其功能自维护的方法。

背景技术

无线传感器网络由大量体型较小、能量受限并且配置有计算能力和无线通信能力的传感器节点组成。传感器网络的高度自主性特点使其广泛应用于军事、环境检测等危险或人力无法干预的地方。在实际应用中，无线传感器网络必须长时间自主运行。这个需要提出了两个问题，首先，随着时间和环境的变化，预测传感器节点可能需要完成的整个动作集是不可能的。其次，对某个特定的传感器网络，需求可能会发生变化，节点不可避免的要对已有的应用程序做出修改或变更。另外，对于开发人员来说，在节点程序开发过程中，需要不断地对节点上的代码进行测试、修改和调整。这些需求都要求传感器网络具有动态的代码更新功能，能根据需要有效、可靠地更新自己所运行的代码，实现自身功能的更新。同时，随着传感器节点功能的多样化和复杂化，节点的功能的自维护能力成为传感器网络的一个重要功能。

无线传感器节点功能的自维护是指网络节点代码更新的过程，是指由sink节点发起的，通过无线收发装置，向网络中的传感器节点注入程序代码，节点用新代码替换旧代码并运行新代码的过程。代码更新的过程主要由三部分组成：代码分发、代码替换和节点重启。代码分发是指sink节点将程序代码装入数据包发送到网络中，数据包以单跳或多跳的方式在网络中传播，传感器节点收到代码包后将其存放在外部程序存储器。代码替换和节点重启是指用新代码替代旧代码并运行新代码。

传感器网络的代码更新是和节点的软硬件紧密结合的，在更新过程中，必须保证代码更新的可靠性。目前针对无线传感器网络代码更新技术的研究主要集中在代码分发协议上，常见的代码分发协议如Xnp协议、MOAP协议、MNP协议等，这些协议主要关注如何将功能更新代码映像可靠地发送到网络中的每个节点。代码分发是代码更新的前提，只有代码被可靠、完整地传输到传感器节点，更新过程才是有意义的。现有的研究都是从网络协议方面去考虑节点功能自维护，这些方法在实现上缺乏灵活性，在传感器节点需要功能更新的时候，开发人员不仅需要关注所要更新的功能本身，还需要对节点上旧的代码有一定的了解，无法将节点功能自维护和实现节点功能的用户程序两部分功能独立开来。

发明内容

本发明的目的是提出一种传感器节点功能自维护方法，通过将传感器节点的程序存储器分层的结构，将节点功能自维护和实现节点功能的用户程序两部分功能独立开来，为传感器节点自身功能自维护提供了更大的灵活性，并能保证其自维护过程中的可靠性。

为完成本发明的目的，本发明采用的技术方案是：传感器节点功能自维护方法，包括以下步骤：

(1)传感器节点采用分层结构，所述的分层结构是将传感器节点程序存储器分为微内核区和用户程序区，其中微内核区完成传感器节点硬件的初始化工作和对整个节点功能自维护过程的控制，微内核区的代码不可更新，为固定区，在传感器节点生产出来时以标准化的形式烧入节点；

用户程序区为可更新区，中传感器节点实现功能自维护的载体，在该区实现传感器节点更新的功能；

(2)传感器网络中sink节点将功能更新代码映像装入数据包并注入传感器网络，在微内核区的控制下，数据包以逐跳的方式在整个网络中扩散，将功能更新代码映像传送至传感器网络中的每个节点；

(3)传感器网络中的节点收到功能更新代码映像后，利用传感器节点的分层结构实现自身的功能更新，完成节点的功能自维护。