《基于SOS内核的无线传感器网络节点操作系统设计论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于SOS内核的无线传感器网络节点操作系统设计论文（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、A b s t r a c tA b s t r a C t1 kW S N ( W l e s SS e n S o rN e t v 峋k S ) c a nb er e a l 一曲1 em o m r i n g 鼢1 s i n 吕a c q lJ i 血ga n dp f o c e s s i n gt h ei n 南肌a t i o n a n dh a SV 唧b 啪dp r o 渺hi sa ne m e 唱m gh D tt e c h n o l o 纵a n dh a s b e e n n c e m e d b ya l l o V 盯t h e w o d d
2、T h e 仃a d i t i o n a le m b e d d e do p 咖i n g $ s t e mc a nn o tb e u s e di m m e d i 砒e 矽b e c a u s eo f 龇c h a 眦t 甜S t i c so f W s N I na d d i t i o nt ot h em n 西o n so f t h eg e n e 删e m b e d d e do p e 眦i n gS y s c e I n ，m eo 睁a t 咄$ 妣mo f w S Ns h o u l dh a V et h er e S p o 戚b i
3、 l 时f o rm 卿g 慨r e 燃0 ft 1 1 en o d 链i m p l e m e m i n gt 1 1 ee n 唧m a n a g e m 咖a ；e v e l li ts h o u l di m p l e m e n cc o 删T u J n i c a t i o n印) 呶d T h eo p e r a t i n g 剐s c e n lo f W S Ns 1 1 0 u l db ed e s i 印e dt om 鳅：S m a l lc o d e m o d u l 撕硪i o n ，l o wp c y w e rc o n 跚m p
4、t i o n r o b u 或n e s s 嘲妇饥t sa n ds oo nI nt h i sd i s s e n a t i o n ，t h em I r p o l s eo f t h eS t u d yi st 0d e s 蜘a na p p l i c a b l e0 p 础gS y s t e l nf 研t h en o d ew h i c hw eh a v ed 商印e db a s e d0 nt h eC ( = 2 4 3 1 ；a n dt h e nt of b 彻aW S Nt h 砒h a v em e旬n c c i o no f l o
5、 c a l 协i o na n dn a 忻g 撕o nI n “sd i s 涮协i o n ，f i r S t l ya n a l y s i st h ec h 厕s t 豳o f W S Na n d 她d 商印嘲咖e m s0 f t h e o p 耐崦舛e m o f W S N ，锄d 蛐c es e 、，e f a Jp 0 叫a r o p 啦舛e m 断w s N m m a i nc o m e n co f 恤sd i s S e I t a 曲ni st oS n J d yt h eS O Sw h i c hi sd e s i 印e df 研t h eW
6、 S Nn O d e sb yt h eu C L d 商印a no p 咄舛e ms o s 一5 lb a S 甜o nt h el e lo f t h eS O S ，沁l u d 吨：m 砌l l a r砌缺；劬广e d ”a m i c 融l e 涨潞a 咎c o 埘m n i c a t i o nm e c h a n i s m ，e v e n 嘶v e nm e c h 觚i s l n s c h e d “i n g 咖t e g ya n dd y m m i cm e m o 呵m a n a g e m e n t T h ef b c u s0 ft l l
7、 i sd i S s I 删i o ni st 0c l e s 秭b et h eo r g 枷o ns 舡u m 鹏o f 妇S O s 一5l ，p u c 硒w 们t h ei d e ao f p O n 崦t h eS O S ；锄de s t a b l i s haS y s t e mp o n i n ge n 谛。耵I m e n 【o nt 1 1 en o d e 恤w ed 商印e db a 9 e do n t h eC C 2 4 3 1 ；锄d m e n i n 吣o e sp C 毗i n g p r o c e s S a n d t h e p l
8、a c e w h e r e w es h o u l d p a ya t 枷0 n t 0 I I lt h el a S to f t h i sd i s S e n a t i o n ，a d d 觥a p p l i c a 士i o n 融l e sa n di m 剐t h eo p e r 蕊n gs y s t e md e s i g Ha n dt h e nd e s i g no ft h er e l e 啪Ct e s 【st 0t e 或t h eo p e 哪i n g $ s c e n l ，t h eW S Na n dt h e劬c c i o
9、no f t h ea p p l i c a 士i o nm o d u l e s T h er e 刚l t ss h 删t h 砸t h eo p 幽gs y S t e mc a nS c _ a b l ym n0 nt 1 1 e 捌w a r ep l 蜘a n ds e n s o r 喇w 甜( Sc a n 舯嗍l l yW o r kt oc o m p l d e 也ep o s i t i o 血gc 印撕l i t i e s T h i sd i s 阳t a l i o ni sS u p p o n e db yN a 士i o n a lN a t L l
10、 m l S c i e n c eF 伽n d a l i o no f C h 妇啪d e rG 咖t 6 0 5 3 5 0 1 0K e y w o r d s ：w i r d e S sS e n s o rNe t 、：v o I bo I ) e f 嘶n gS y S t e 叽S O S ，T i n y O S ，C C 2 4 3l ，O f ) e r 面n gS 姆e m P o n 咄中国科学技术大学学位论文相关声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。
11、与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定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，可以将学位论文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、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。作者签名：年月日第l 章绪论l 。1 课题背景及其意义第l 章绪论集成智能传感器技术、微机电系统技术和网络通讯技术三大技术而形成的无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术( 任丰原等，2 0 0 3 ) ，掀起了一场后P C 时代的革命，被认为是将对2 l 世纪产
12、生巨大影响的高新技术之一。2 0 0 3年2 月份的美国技术评论杂志评选出对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术，传感器网络即被列为第一。美国商业周刊在2 0 0 3 年8 月的技术评论中，已经将传感器网络定位成2 l 世纪高技术领域的四大支柱型产业之一( 于海斌，曾鹏等2 0 0 6 ) ，其潜在的市场需求巨大。传感器网络系统己引起了世界各国学术界、军事部门和工业界的极大关注。无线传感器网络自身的特点：网络节点密集度高，数量巨大，各节点之间要相互协调，每个节点的计算能力、存储能力和通讯带宽都有限，应用类型多种多样，工作环境恶劣等。另外无线传感器网络节点普遍采用电池供电，降低能耗、延长网络寿
13、命始终是一大挑战。操作系统技术是无线传感器网络的支撑技术之一，它必须充分考虑无线传感器网络的独特性，高效地组织、管理硬件资源，并为应用软件提供服务，满足不同的无线传感器网络应用在功能和性能方面的特殊需求。除了要满足传统嵌入式系统对于资源受限、可移植性、实时性等方面的需求外，还要考虑的需求主要有：( 1 ) 自适应：适应环境和资源( 如能源) 变化的节点自适应能力和根据用户需求调整系统配置的重构能力；( 2 ) 可信赖：包括可靠性、容错性、安全和私密性、易用性等；( 3 ) 可升级：指对系统软件进行透明或不透明的升级，以适应环境和功能需求的变化；( 4 ) 节能：能源是决定传感器网络生存寿命的关
14、键因素，系统需要具有能量感知的能力，对性能和能耗应进行折中处理等。当前，对W S N 的研究主要集中在通信协议上，约占研究点的3 5 ；其次是能耗管理，约占1 6 ；再次是定位算法、体系结构设计和可靠性研究，三者共占研究点的2 4 ，而对于系统软件尤其是操作系统的研究相对较少。然而，无线传感器网络的操作系统是无线传感器网络系统的基本软件环境，是众多W S N 应用软件开发的基础，它的高效性、灵活性和实时性直接影响到系统的性能；所以针对无线传感器网络节点操作系统的研究与应用具有非常宽广的空间。本论文研究内容源于本实验室承担的国家自然科学基金重点项目“月球探测第l 章绪论系统的建模、传感、导航和摔
15、制基础理论及关键技术研究( 6 0 5 3 5 0 1O ) 。该项目的一个重要内容就是研究基于无线传感器网络的月球车辅助定位导航。我主要参与无线传感器网络节点软件相关部分的研究开发工作，论文的主要部分也是围绕着软件部分展开，是对我工作的总结。1 2 无线传感器网络及其应用无线传感器网络节点集成了传感器、数据处理单元和通信模块，这些节点随机分布，通过自组织的方式构成网络。节点中内置形式多样的传感器，测量所在周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号，从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小速度和方向等众多我们感兴趣的物理现象。在微机电技术支持下的微小传感器技术和节
16、点问的无线通信能力赋予了传感器网络广阔的应用前景，在许多领域都有重要的科研价值和实用价值，主要表现在军事、环境、医疗、家庭和其它商业领域；在空间探索和灾难拯救等特殊的领域，传感器网络也有其得天独厚的技术优势( 任丰原等，2 0 0 3 ) 。重要的需求和应用趋势可以归结如下( 缪仕福，2 0 0 7 ) ( 孙利民等，2 0 0 5 ) ：( 1 ) 工业应用：主要包括库存管理、设备故障诊断、恶劣环境生产过程监控、传统布线难以实现的设备联网等。如文献( A k y i l d i zL F ，S uW ，e t c ，2 0 0 2 )中谈到了W S N 应用于工厂自动化生产线的问题，因传统的有线网络，当设备较多时，设备之间的连线将很复杂。( 2 ) 环境应用：主要是环境观测和预报系统。环境问题越来越引起人们的关注，无线传感器网络在环境保护监测方面将给人们提供很大的帮助。应用包括：森林火灾的监测、水汶监测、精密农业等。还可以通过跟踪鸟类、小型动物和昆虫进行种群复杂度研究等。一个典型的生态环境监测应用是美国加州大学伯克利分
