基于蓝牙技术的无线测温网络系统研究

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无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)集成了传感器技术,微机电系统技术,无线通信技术和分布式信息处理技术,是一种全新的目标跟踪监测技术。WSN于1978年提出,最早应用于军事领域,由于传感器的多样性,逐渐应用到各个领域,成为对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术之首。蓝牙(Bluetooth)是一种低功率短距离无线连接技术规范,爱立信公司于1995年提出并得到了全球业界的鼎力支持和协助,蓝牙技术发展迅速并被广泛应用于各领域。将蓝牙和无线传感器网络集合到一起,将使两项技术的优势得到更充分的体现,极大地促进测控技术的发展。但迄今为止,基于蓝牙的无线传感器网络的研究尚处于起步阶段,所涉及到的诸多技术还不完全成熟。 本文针对国家自然基金项目“基于高精度绝对测距功能的激光跟踪仪系统研制”需对一定区域内的环境温度进行连续、高精度监测的要求,展开了基于蓝牙技术的无线温度传感器网络系统的研究,包括系统总体结构设计、无线网络拓扑结构设计、无线网络多跳传输算法优化、无线测温节点设计以及数据处理平台设计等内容,主要可概括为以下几点: 1.根据无线传感器网络的一般构建形式及本课题的要求,完成了系统总体结构设计。系统由无线测温网络和数据处理平台组成,其中无线测温网络由多个无线传感器节点组成,各节点测量温度值并传输给PC机以备数据处理平台处理;数据处理平台由PC机及无线测温网络与PC机的接口组成。 2.根据系统要求的测温功能、无线传输功能和可移动性设计了无线温度传感器网络节点:每个节点上由测温系统、无线传输模块和自备电源三部分组成,其中由单片机控制数字温度传感器DS1624完成高精度测温,单片机通过蓝牙模块实现测量数据无线传输。 3.在无线网络拓扑结构设计中,以无线网络分布式、多跳传输及传输路径最优为基础,确定了无线网络拓扑为有中心自组织树型网络结构,确定与PC机有线连接的节点为网络中心节点,软件控制其发起无线网络连接,汇聚无线网络中其余各节点的数据并发送给PC机。 4.根据无线网络拓扑结构的特点设计了具有普遍适应性的节点ID格式,保证各节点在网络中具有唯一的ID,并可据此ID确定该节点在网络中的逻辑位置。论文进一步分析了该ID格式的扩展性及可容纳节点数,并确定了本系统中节点工D的具体构建方式。 5.根据本课题确定的无线网络拓扑结构--有中心自组织树型网络,设计了无线测温网络拓扑构建算法:无线网络连接由中心节点发起,并呈波浪式向外扩张,直到所有节点都建立连接。 本文所述的蓝牙无线测温网络系统,在充分利用成熟技术的基础上设计了无线传感器网络的拓扑结构、lD格式、数据传输模式等,解决了构建基于蓝牙的无线测温网络系统的若干技术问题,并通过实验对各节点及各功能模块进行集成和整合,实现了各模块连接、传输及功能的匹配。经实验验证,基于蓝牙的无线测温网络系统可以实现环境温度实时、连续监测,测量精度、速度及监测范围满足“基于高精度绝对测距功能的激光跟踪仪系统研制”项目的要求。
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