基于RSSI测距技术电子地理坐标桩系统设计(3)

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图 1.1 无线传感器节点的结构模型

各个模块的作用如下：

(a) 传感器模块：有两部分组成，传感器部分和 AD/DC 部分，前者的任务是要对监测区域中的数据进行收集和归纳；后者部分负责模拟数据和数字数据的相互转换。

(b) 处理器模块：负责控制并协调整个节点的一切任务，也由两部分组成：存储器和处理器，前者用来保存数据，后者是对这些保存的数据进行一些操作来更好的完成任务【13】。

(d) 能量供应模块：为各个节点模块提供能量，它的寿命会直接影响到整个传感器网络的寿命，由于节点的体积微小，所以此处采用微小的电池【6】。

（2）无线传感器网络的结构

无线传感器网络通常包含三个节点，它们是传感器节点(sensor node)、汇聚节点(sink node)和管理节点(manage node)，其系统结构如图1.2所示。由于传感器节点本身的系统较为微小，因此它的通信能力、存储空间、数据处理能力都非常的有限【9】。而汇聚节点是一种特殊的传感器节点，它不受能源等的限制，具有较强的无线通信能力、较大的存储空间和较强的数据处理能力【14】。它负责连接传感器网络与外部其他网络，相当于一个网关，通过协议转换实现管理节点与传感器网络之间的通信，把收集到的数据信息转发到外部网络上，同时发布管理节点提交的任务【17】。

无线传感器网络的系统架构

在监控区域随机分布若干个传感器节点，这些节点不需要通过外部发出命令，而是按照系统互相默认的规则，自动地形成一个网络结构【8】。传感器节点在监控区域内会对收集到的数据进行处理，然后沿着其他节点进行传输，将其传送给汇聚节点，接着经过卫星、互联网或移动通信网络等其他网络到达终端用户的管理节点【16】。同时，管理节点会给终端用户安排任务，它把各项任务转变成命令后通过其他网络发送到汇聚节点，再由汇聚节点把指令依次发送给监控区域的传感器节点，由此管理整个无线传感网络【19】。

1.2.2 无线传感器网络的特点

无线传感器网络因为其独特的工作方式决定了它与其他传统网络相比有一些不同的特点：

（1）传感器节点密度大：无线传感器网络应用的监控区域比较大，如地下矿井，一片森林等。这样的区域存在着非常大的安全隐患，因此为了获取更为精确的信息，在监控区域会布置大量的传感器节点，以此来减少监控盲区。

（2）网络的自律性;在实际应用中，布置传感器节点往往是随机的，预先并没有确定的位置，有的节点还是移动的。因此，需要传感器节点能够自行的建立、加入或离开网络，自行配置和管理，表现为自我管理性或者自组织性。

（3）网络结构适应变化：有众多因素影响着无线传感器网络结构，如环境变化造成无线通信带宽变化，能量损耗导致节点无法正常工作，这就要求无线传感器网络结构能够自行适应变化。

（4）网络应用广泛，差异巨大：无线传感器网络应用领域非常广，不同的应用具体要求也不同，因此其硬件平台，系统和网络协议必然存在着非常大的差异。

1.2.3 无线传感器网络协议栈

无线传感器网络协议体系结构主要由两部分组成。如图1.3所示，一是主要负责传感器网络节点的互相通信的通信协议部分；二是负责节点能量控制等“后勤”工作的管理部分。其中，网络协议部分分为物理层、媒体访问控制层、网络层、传输层、应用层。物理层着眼于信号的调制，发送和接收；媒体访问控制层主要负责信道接入，保证节点到节点之间的无线通信链路的质量；网络层关心的是对传输层提供的数据进行路由；传输层主要是建立一条端到端的的数据传输链路；应用层则是根据用户的具体要求不同，将不同的应用程序添加到应用层当中。