[发明专利]基于移动传感器节点的无线传感器网络实验平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种科学实验平台，尤其涉及一种用于移动无线传感器网络实验研究的装置。

背景技术

传统的无线传感器网络的研究实验都是基于静态节点的。但静态无线传感器网络（所有节点均为静止）不可避免地存在能量空洞、冗余覆盖和热点等问题。现有的很多无线传感器网络应用都引入了移动传感器节点，以解决上述问题。

现有的一些移动传感器节点存在一些缺陷，例如价格昂贵，移动速度慢，数据存储量小，以及外扩接口不丰富。有些移动传感器通过购买机器人小车，并外接一个传感器组成，使得通信和移动不能有机地结合在一起，无法满足科学实验的要求。

发明内容

技术问题：本发明的目的是设计一个移动无线传感器节点，并实现一个移动无线传感器网络实验平台。在该平台中移动节点与静态节点之间相互通信，移动节点在网络中自由行走，可收集静态节点的数据。此外移动节点可用于感知静态节点网络不能覆盖的区域的环境。

技术方案：本发明的基于移动传感器节点的无线传感器网络实验平台，其特征在于该实验平台包括基于智能小车的移动传感器节点、静态无线传感器节点、汇聚节点、个人计算机系统；其中，

移动传感器节点包括以下子系统：

主控制子系统：包括微处理器Luminary LM3S1607、存储器、I/O驱动电路；

传感器子系统：连接各种传感器，起到了环境数据采集及处理的作用，把处理后的数据传送给主控制系统；

执行子系统：采用L298P电机驱动模块，由直流电机驱动机械传动结构完成方向轮移动；通信子系统，采用CHIPCON的CC2430通信模块，和静态传感器节点、汇聚节点进行无线通信；电源管理子系统：采用9V/12V电源供电，使用电源适配器或者使用电池供电；经稳压器和供电管理模块分别产生3.3V和2.5V电源给各个功能模块供电，分别为：9V/12V给执行子系统供电；3.3V给通信子系统、传感器子系统供电；2.5V给主控制子系统供电；

静态无线传感器节点具有：无线通信模块、数据处理模块、传感模块和电源供电模块；

汇聚节点接收移动传感器节点收集的数据；个人计算机系统完成无线网络模拟、无线传感器网络数据处理；移动传感器节点根据相关协议逐个收集静态节点的数据，或根据汇聚节点的要求执行环境感知任务。

其中：

移动传感器节点主芯片采用基于ARM Cortex M3的Luminary LM3S1607，具有高性能的32位处理能力。

通信子系统采用CHIPCON的CC2430，无线通信的物理层和MAC层基于IEEE802.15.4标准，上层基于ZigBee标准。

移动传感器节点包含2路直流电机驱动电路，同时集成了双UART、I²C、双SPI、8 路12 位ADC外围部件接口，可外扩多个种类的传感器。

移动传感器节点根据汇聚节点指令收集静态节点的数据，移动传感器节点根据汇聚节点指令移动到指定位置感知环境。

所有节点均是可编程的，移动传感器节点采用μC/OS-II嵌入式操作系统，支持内部通信协议的修改。

有益效果：本发明设计一个移动无线传感器节点，并实现一个移动无线传感器网络实验平台。通过该平台可实现多种基于移动环境下的传感器网络实验，从而提高系统性能并具有以下有益效果：

1、实验内容丰富。本发明可以用于不同环境下的移动传感器网络实验。例如模拟智能交通的实验或农业智能灌溉的实验。此外，本系统实现了嵌入式开发与传感器网络相结合，可用于传感器课程的教学实验。

2、系统开放。本发明公开了主控制系统、通信系统、传感系统等的功能原理图，方便用户根据自身需求该进移动传感器节点。

3、系统配置灵活。移动传感器与静态传感器移植了操作系统，采用统一的通信协议，编程方便，可组成多种结构的无线传感器网络。

附图说明

图1是实验平台拓扑结构图。

图2是移动传感器节点的体系结构图。

图3是电机驱动电路原理图。

图4是无线射频通讯电路设计原理图。

图5是Telosb无线传感器节点结构图。

具体实施方式