无线传感器网络中基于时间序列相关性的低能耗数据获取方法研究

本文提出了一种在传感器网络中基于时间序列相关性并且在节点低功耗情况下获取数据的方法。传统的研究只关注单个节点的优化 ,如：动态功率管理和动态电压调节都可以节省的能耗.动态电压调节的基本工作原理是在处理器上通过对处理速率作动态优化来尽可能地节省能量.在不同的工作负载情况下,降低处理器频率可以节省能耗,实现无线传感节点的低功耗.而在实际应用中存在诸如节点状态切换时间过长,网络开销较大,局部节点过早死亡等问题，并且多个节点之间存在空间上的连续性，节点本身在时间上也存在连续性。而针对这些连续性的研究可以实现整个传感器网络的功耗管理。

无线传感器网络是由大量小体积、低成本的传感器节点组成的自主网络。无线传感器网络中的结点通信能力有限、节点计算能力有限、传感器节点数量大且分布范围广、网络动态性强、感知数据流巨大、以数据为中心等特点，更为重要的是网络中的结点能量通常受到限制，而且不易补充，因此如何降低无线传感器网络中结点的能耗、延长网络的生存周期就成为该研究领域中的热点和难点。本项目主要研究无线传感器网络中低能耗的数据获取方法，旨在降低数据传输过程中能量的消耗、延长网络生存期。成果大致可以概括为如下两个方面：.硬件方面，我们在无线传感器网络中的单个节点同时使用CC3530和MSP430两颗低功耗的单片机,使得节点有更强的灵活性和计算能力,使得在板上检测无线传感器能耗成为可能。我们完成了Zigbee节点原理图和PCB的研究和设计实现、Zigbee节点端的检测模块程序的设计与实现、Zigbee节点传感器模块的设计实现、无线传感器网络节点的能耗检测系统的研究与设计。.软件方面，我们建立了一些时间序列相关性分析模型，对传感器节点所采集的数据进行分析和处理，通过这些分析减少了不必要的数据传输，降低了数据传输过程中能量的消耗；此外，我们对simpliciTI协议栈的树形拓扑结构进行改良，改进了传统的组网技术，使得网络具有更高的可靠性；我们在无线传感器网络中加入了黑名单机制，提高了网络的安全性；我们还设计并实现了分布式最短路径算法，有效地降低了对能耗的需求。