无线传感器网络的定位算法和超帧调度机制的研究

基于IEEE802.15.4标准的Zigbee技术是一种新兴的低成本、低功耗、低速率的短距离无线通信技术。随着Zigbee技术越来越多地被应用与环境监测、家庭自动化和医疗护理等领域,无线传感器网络的定位技术和同步技术也收到越来越多的关注。 本文的主要的工作有三个部分:首先,系统地介绍了无线传感器网络中的定位算法,并对APIT、Ecolocation分布式定位算法进行了仿真和比较;然后,分析了Zigbee树簇型网络的超帧调度算法中存在的问题,并给出了改进的方法;最后,设计并实现了一个Zigbee网络平台。 无线传感器网络的节点定位是目标定位、监控等一系列应用的前提,也是无线传感器网络的支撑技术。本文系统地介绍了目前存在的定位算法,重点介绍了与距离无关的定位算法,并对经典的分布式定位算法APIT、Ecolocation进行了仿真和比较,为进一步研究基于Zigbee的定位算法打下了基础。 时间同步对于无线传感器网络至关重要,且由于无线传感器网络与应用相关的特性,在众多不同的应用中很难采用同一的时间同步机制。本文主要介绍了Zigbee树簇型网络中,如何通过对信标帧的调度,实现整个网络的同步。并分析了调度算法中存在的一系列问题,着重研究了使用调度算法引起的网络容量大小的问题,提出通过对网络中协调器进行分组(同一分组中的协调器可以同时发送信标帧),可以在一定程度上改进网络的容量。 为了进行进一步的研究,结合符合IEEE802.15.4的无线微控器JN5121,自行设计了具有温湿度采集能力的Zigbee节点,并开发了一个具有可视化界面的Zigbee网络。 最后,本文总结了所作的工作,并对将来的工作进行了展望。