[发明专利]一种无线传感器网络的在线渐进式程序更新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于无线传感器网络的在线渐进式程序更新方法，属于无线传感器网络技术领域。

背景技术

无线传感器网络被称为21世纪最具影响力的新技术之一，具体采用低成本、低功耗的嵌入式系统作为硬件基础，采用高能效、传输距离近、通信数据速率低的通信协议，以自组织和多跳的形式构成无线通信网络。无线传感器网络的一个核心指标是网络的生存周期，即希望在一个较长的时间内网络中的绝大多数节点能够正常的工作，完成数据采集和传递的功能。

无线传感器网络在运行的过程中需要进行程序更新，用来满足功能升级、漏洞修复等常见的软件维护需求，以及应对网络状态改变的情况，如储能减少、部分节点死亡、节点位置移动等。采用在线更新的方式，利用无线通信连接进行更新数据的传递，可以避免针对大量无线传感器网络节点的手工操作，降低了维护代价。

传统的嵌入式系统的在线更新方式采用点对点无线通信获取完整的程序映像文件来替换旧的程序，这种在线更新方式需要繁琐地针对每个待更新的无线传感器网络节点重复进行，并且每次更新传输数据量大，消耗大量网络通信资源并占用较长的更新时间，容易导致无线传感器网络的运行中断。

发明内容

一种无线传感器网络的在线渐进式程序更新方法，其特征在于，依次含有以下步骤：

步骤(1)构造无线传感器网络节点：

所述无线传感器网络节点是一个至少包括嵌入式的处理器、存储器、内存和外部设备在内的嵌入式系统，所述存储器根据存储的内容划分为程序存储空间和数据存储空间，

所述程序存储空间根据所述无线传感器网络节点的各项不同的功能分为若干个离散的功能模块，每个所述功能模块对应于所述程序存储空间的一个映像文件，完整的程序至少包括：更新辅助模块、网络路由模块、能量收集管理模块、传感数据采集模块以及定位算法模块，所述更新辅助模块在待更新节点接收到更新映像文件后，辅助完成所述无线传感器网络节点的升级更新和重启，所述待更新节点为所述无线传感器网络中需要更新的全部或某一类无线传感器网络节点，包括更新源节点在内的全部的所述无线传感器网络节点都有唯一的序号，所述更新是指渐进式在线程序更新，每次只更新其中的某个或某几个功能模块，更新的结果为程序存储空间中的相应的功能模块被替换、删除或添加，

每个所述映像文件在所述程序存储空间中的存储结构由索引部分和函数体部分构成，所述函数体部分由若干个函数子模块构成，所述索引部分位于所述映像文件的起始位置，由各个所述函数子模块的名称和对应的入口地址构成，所述嵌入式的处理器通过调用所述功能模块的函数子模块来实现功能模块的相应的功能，所述调用是指所述嵌入式的处理器查询所述功能模块对应的映像文件的索引部分，获得所述函数子模块的入口地址，并跳转到所述入口地址执行程序指令，

所述数据存储空间用于暂存更新映像文件，

步骤(2)无线传感器网络执行在线渐进式程序更新，其步骤如下：

步骤(2.1)更新源节点向待更新的无线传感器网络以洪泛的方式发送更新开始指令，包括：更新目标节点的类型标识、更新功能模块的名称、更新版本信息，所述更新源节点是所述无线传感器网络中的汇集节点，

步骤(2.2)所述待更新的无线传感器网络的各个节点分析接收到的更新开始指令，判断更新目标节点的类型标识符合当前无线传感器网络节点的类型，且更新版本高于对应的功能模块的当前版本，则当前无线传感器网络节点成为所述待更新节点，进入监听和接收状态，

步骤(2.3)所述更新源节点把新版本的功能模块的更新映像文件拆分为多个适合传输大小的更新数据包，包含有：功能模块名称、数据包分拆序号、分包数据以及CRC校验信息，并按数据包分拆序号依次以洪泛方式发送到所述待更新的无线传感器网络，

步骤(2.4)所述待更新节点接收到所述更新源节点发送的更新数据包之后，把CRC校验正确的更新数据包按照数据包分拆序号重新组成更新映像文件，写入所述数据存储空间中，

步骤(2.5)所述待更新节点统计接收到的更新数据包的信息：

若：有缺失的更新数据包，则点对点地向所述更新源节点发送缺包反馈信息，包括：缺失包的数据包分拆序号和所述待更新节点的序号，

若：更新映像文件接收成功，则点对点地向所述更新源节点发送成功反馈信息，包括：所述待更新节点的序号，