智能无线传感网络节点的设计和研究

无线传感网络是当前国内外传感器技术领域的热点研究课题,本文着重研究了针对无线传感网络节点的软硬件设计,成功实现了智能无线传感网络节点“Cute1”的设计,并运用该无线传感节点建立了针对结构健康监测的应用系统,利用模式匹配的方法实现了基于无线传感网络的结构紧固件失效的实时监测。 本文首先阐述了无线传感网络的技术原理:三类无线传感网络应用:环境数据采集、安全监测和目标定位,无线传感网络的系统性能指标,以及无线传感器节点的设计要求;接着在分析无线通信要求和参照传统无线设计的基础上,提出了无线传感器节点的硬件体系架构,并依据该架构设计了无线传感网络节点“Cute1”,完成了电路板调试和节点性能测试;然后详细分析了无线传感网络专用的开放源代码软件操作系统“TinyOS”的框架、内核、通讯和低功耗实现技术,提出了针对该平台进行嵌入式软件开发的流程,并设计开发了“Cute1”节点的主要软件模块;最后运用该无线传感节点建立了基于无线传感网络的结构健康监测系统,实现了基于无线传感网络的复合材料结构螺钉松动的实时监测。 在将来的工作中,需要研究设计性能更优的无线传感网络节点,并针对真实航空结构组建大型的基于无线传感网络的结构健康监测系统。 本课题得到了国家自然科学基金项目(90305005,50420120133)、教育部优秀人才支持计划项目(NCET-04-0513)、航空基金(04A52002)的资助。