基于无线传感器网络的智能家庭应用研究

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks)是计算机科学技术的一个新的研究领域,具有十分广阔的应用前景,开始引起学术界、军界和工业界的极大关注。其综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并对其进行处理,传送到这些信息的用户,是一种新的信息获取和处理技术。 论文以传感器网络为基础,首先介绍了传感器网络的构成、体系结构、特点以及各种支撑技术。随后介绍了智能家庭的概念、组成、标准化情况以及主要业务。重点分析了家庭网关在智能家庭中的核心作用。之后结合智能家庭领域应用背景的相关性,提出将传感器网络应用到智能家庭领域,由传感器网络来实现智能家庭信息采集处理的功能。据此设计了基于无线传感器网络的智能家庭系统整体解决方案,包括系统的组成、总体结构、模块选型、软硬件体系结构以及网络体系结构与协议等。 方案针对智能家庭系统的核心组成部分一家庭网关,基于Intel StarGate开发板,自主设计了满足智能家庭应用需求的硬件开发板。其采用Intel PXA255芯片为主处理器,配合32MB的Flash和64MB的SDRAM存储器,对外提供GPRS、USB、I/O以及以太网接口,并可以方便地扩展多种智能家庭网络物理接口。 随后论文针对该目标开发板,进行了嵌入式底层开发的相关研究,研究内容主要包括: 1.目标开发板板级支持的实现,主要包括开发板Bootloader的实现方法、技术难点分析和Linux操作系统的引导; 2.Linux操作系统到目标开发板的移植; 3.交叉编译的环境的建立; 4.Linux环境下设备驱动的开发特点,详细介绍了Linux环境下摄像头驱动的开发。 最后,根据前文所设计的方案和所选材的硬件,实现了一个简单的智能家庭原型系统,验证了方案的可行性,并给出了存在的问题和今后努力的方向。