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随着微机电系统、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展,无线传感器网络在近几年得到了较快的发展。测试是无线传感器网络中一个重要的研究课题,其中对能量消耗的测试在无线传感器网络设计中尤为重要。现场测试可以得到较为准确的功耗测试结果,但其成本较高,且不容易控制测试的过程。为此,近几年提出了通过无线传感器网络模拟器估算结点功耗的研究。然而,这些研究一般采取纯软件模拟的方式记录硬件的各种行为结合实际测量各种行为的功耗参数来估算网络中每个节点的功耗,这种方法得不到准确的功耗参数而且不能实现不同平台无线传感器网络平台中的功耗测试。
本文针对上述现有无线传感器网络两种功耗测试方法的不足,提出了混合模拟的功耗估算方法,这种方法在模拟环境中加入一个真实的无线传感器节点,根据测量真实结点的测量功耗和模拟环境获取的信息推导出模拟环境功耗模型的参数,从而可以对虚拟结点进行功耗模拟。这种方法适用于多种模拟平台,而且可根据需要使用不同的功耗模型或推导算法。
基于混合模拟的估算方法,本文扩展TOSSIM实现了一个功耗模拟环境HP—TOSSIM( Hybrid Power TOSSIM)。HP—TOSSIM在TOSSIM中加入功耗模型用来计算虚拟结点运行的能量消耗。同时HP—TOSSIM在原有TOSSIM之外加入外设连接服务从而可以实现其与真实结点的交互,由此HP—TOSSIM可以在运行过程中同时记录虚拟结点和真实结点的功耗信息。另外,在HP—TOSSIM中设计了基于多元线性回归的推导算法,用来根据真实结点实际测量的功耗值和模拟环境的记录信息推导出功耗模型的参数从而可以对其他结点进行功耗模拟。本文最后对HP—TOSSIM的功耗模拟结果进行了实验与评估,来说明这种混合模拟估算方法的可行性和精确度。