无线测温传感器网络组网与网关的技术研究与实现【硕士学位论文】.docx

1、大学硕士学位论文无线测温传感器网络组网与网关的技术研究与实现硕士研究生 ：学号 ：导 师 ：专业 ： 集成电路工程所 在 单 位 ： 电子信息与电气工程学院微纳电子学系答 辩 日 期 ：授予学位单位 ：Design and Implementation of Networking and Gateway in Wireless Temperature Sensor Network学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文无线测温传感器网络组网与网关的技术研究与实现，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写

2、过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在 年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密。（请在以上方框内打“ ”）学位论文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日

3、上海交通大学硕士学位论文I无线测温传感器网络组网与网关的技术研究与实现摘 要随着无线传感器网络的发展，用传感器节点进行环境参数检测的应用和实践得到广泛的关注。在变电站环境中，温度是电力设备状态众多检测量最为关键的一环。通过温度传感器将温度信息经无线传感器网络和网关及时发送到监测站进行温度检测，可以准确及时的了解电力设备的运行状态，为电力系统的安全可靠运行提供重要依据。本文根据具体变电站的测温条件并比较不同的无线传感器网络协议，设计和实现了整个无线传感器网络的自组织网络和网关部分。在组网的研究过程中提出了一种改进的基于 RSS 的最大似然估计定位算法，在保证定位精度的前提下提高定位的速度。本文的

4、主要研究成果如下：1）采用低成本、低功耗、低数据率的 ZigBee 协议作为组网的主要协议，通过对协议的分层研究和主要参数分析，定制具体的应用层实现所需功能。保证数据传输的低时延和低误码率。2）设计和实现多功能的网关，与无线传感器网络的汇聚节点通过串口通信，内部定制了温度采集自定义扩展协议，与监控站通过TCP/IP 协议通信，主要实现了登录、心跳、温度数据的主动上报、历史数据曲线的生成等功能。3）对定位算法进行了深度研究，提出了一种改进的基于 RSS 的最大似然估计定位算法，包括用改进的加权质心算法进行坐标预估计，最大似然估计算法进行最终定位，提高定位的速度。上海交通大学硕士学位论文II关键词

5、：无线传感器网络，ZigBee 协议，温度采集自定义协议，网关，基于极大似然估计的定位算法 上海交通大学硕士学位论文IIIDESIGN AND IMPLEMENTATION OF NETWORKING AND GATEWAY IN WIRELESS TEMPERATURESENSOR NETWORKABSTRACTWith the development of wireless sensor networks, the applications that make use of sensor nodes to detect environmental parameters receive wi

6、despread attention. Among all the parameters in substation environment, the temperature is one of the most critical indicator. Through transmitting temperature information via wireless sensor networks and gateways to monitoring station timely in order for temperature detection, we can accurately und

7、erstand the operational status and fault information of an substation equipment, which provides an important basis for the safe and reliable operation of the power system as well as historical information for fault analysis.This article designs and implements a self-organized network and gateway bas

8、ed on the environment of the specific substation and comparison of different wireless sensor network protocols. In the research process of wireless sensor network, this article proposed an improved localization framework based on maximum likelihood for blind wireless sensor network node, which accel

9、erates positioning process in the premise of ensuring positioning accuracy.Achievements of this work are as follows:1) Making use of ZigBee protocol as the main networking protocol which is low cost, low power, low data rate. Through stratification and analysis of ZigBee protocol, designing the appl

10、ication layer to achieve the desired functions and ensuring low latency and low 上海交通大学硕士学位论文IVerror rate of data transmission. 2) Designing and implementing a multi-purpose gateway which communicates with aggregation node in wireless sensor network via serial port. The gateway adopts Extended Temper

11、ature Acquisition protocol as its main internal protocol, which is a customized protocol referring to 376.1 protocol. The gateway realizes login, heartbeat, active report of temperature, generation of historical data curve and other functions.3) Studying localization algorithm in depth and proposed

12、an improved localization framework based on maximum likelihood. This localization framework consist of early estimation of blind nodes position using improved weighted centroid algorithm and final localization through maximum likelihood algorithm. This algorithm improves the localization speed with high accuracy. KEY WORDS: WSN, ZigBee protocol, gateway, temperature acquisition protocol, localization algorithm based on maximum likelihood algorithm