基于移动汇聚节点的无线传感器网络数据校验系统设计与实现

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无线传感器网络是综合嵌入式开发、无线网络通信、传感器技术和分布式技术的多学科集成技术。随着物联网技术的快速发展,无线传感器网络作为重要的感知技术得到国内外学者的高度关注,在公共安全、工农业生产、智慧城市和军事战备等领域都有广泛应用。本文设计的无线传感器网络数据校验系统旨在将监控区域环境数据(例如光照和温湿度)采集并传输至远程服务器,并在远程服务器对监测数据进行校验,为监测人员决策提供稳定可靠的监测数据。本系统设计过程中主要完成了以下几部分工作:首先,设计了用于采集环境信息的传感器终端节点,通过建立ZigBee网络和LoRa网络将采集信息传输至汇聚节点,分别从固定汇聚节点和移动汇聚节点经过两条链路将终端数据发送至远程服务器,完成信息获取功能。主要涉及传感器元器件选型、原理图绘制、电路板焊接调试和模块程序设计等工作。然后,设计了用于信息传输的移动汇聚节点,实现移动汇聚节点在指定轨迹巡航的同时通过LoRa网络接收终端节点数据并通过WIFI转发至远程服务器。移动汇聚节点利用9路光电寻迹传感器识别路径,主控STM32单片机协调舵机模块和驱动电机模块实现移动巡航。结合工程实验和理论计算的方法整定PID参数,极大简化了调试工作量,保证了移动节点在巡航过程中速度稳定。最后,提出了用于数据校验的分布式链路诊断算法,对不同链路传输的传感器数据进行校验,判断出不同通信链路的状态,选择准确性相对更高的通信链路传输的数据作为最终节点数据。另外,本文利用MATLAB软件和LabVIEW软件搭建仿真平台,通过仿真实验验证本算法能够诊断出错的链路,并且将故障节点可视化呈现,为监测人员提供可靠的决策依据。
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