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仿真研究是无线传感器网络的重要研究方法。论文以“基于OPNET的无线传感器网络建模与仿真”为题,系统地研究无线传感器网络的OPNET建模与仿真技术,对促进无线传感器网络仿真研究和测控技术学科发展具有重要的学术价值和实际意义。研究工作得到教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-08-0211)和广东省自然科学基金(9151007010000001)的资助。论文对无线传感器网络传感器节点协议栈和仿真工具的国内外研究进展进行分析,对无线传感器网络OPNET建模方法、传感器节点仿真模型OPNET实现及网络仿真平台开发进行研究,开发出传感器节点仿真模型及传感器网络仿真平台并进行了目标跟踪应用仿真实验。主要工作包括:①系统深入研究WSN的OPNET建模方法和传感器节点仿真模型的建模实现。对比OPNET三层建模机制和无线传感器网络的体系结构,确定无线传感器网络与OPNET建模机制的映射关系,提出WSN的OPNET层次型建模方法;根据传感器节点建模是无线传感器网络建模核心,提出一种传感器节点仿真模型架构,并基于目标跟踪应用特点确定仿真模型协议和算法,形成传感器节点仿真模型OPNET实现途径;②研究传感器节点网络协议栈OPNET建模方法并开发OPNET进程域模型,包括应用层、网络层、MAC层及物理层四个方面。提出应用层功能可分为信息流处理和跟踪算法实现两方面,确定应用层进程OPENT建模方法并进行进程模型开发;基于目标跟踪应用改进DD路由协议工作流程,确定网络层OPNET建模方法并开发OPNET进程模型;分析IEEE802.11 MAC协议及物理层无线管道阶段机制,确定MAC进程及无线收/发机的使用方法;③提出一种由用户设置进程属性实现网络拓扑结构的建立与管理的OPNET建模机制,研究拓扑进程的OPNET建模方法并开发拓扑模块OPNET进程模型;④创新性地提出一种无线传感器网络能量OPNET能量建模方法和休眠/唤醒仿真机制,并开发出能量模块OPNET进程模型。指出传感器节点能量模块建模问题可转化为电池模型建模问题,将能量模块建模分为确定节点工作状态、实时判断节点工作状态转换过程和Proto_C建模实现三个阶段,通过引入RM电池模型,开发出能量模块OPNET进程域模型;针对无线传感器网络节省能量的要求,提出一种在能量模块进程实现网络休眠/唤醒的仿真机制,将休眠/唤醒状态引入节点能耗计算过程。仿真结果表明,本文开发的传感器节点仿真模型各模块能够实现预期功能,传感器节点仿真模型适用于目标跟踪应用研究,且具有统计网络总能耗、单节点能耗及网络生命周期的功能特点。