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人类进入21世纪以来,微电子机械系统(Micro-electro-mechanism system,MEMS)、计算机、通信、自动控制和人工智能等学科的飞速发展孕育了一种新型的测控网络——无线传感网络(Wireless SensorNetworks,WSN)。
无线传感网络作为新兴的测控网络技术,是能够自主实现数据采集、融合和传输应用的智能网络应用系统。无线传感网络是逻辑上的信息世界与真实的物理世界紧密结合,从而真正实现“普适计算”模式。无线传感网络技术是一项综合多门前沿学科的技术,在理论和应用两个方面向广大学者、研发人员提出了大量的挑战性研究课题。
目前在节点硬件平台的研究比较少,很多采用国外产品,因此本文首先对国内外的无线传感节点进行分析,研制了一款无线控制节点,结合无线采集节点组成了一个小型无线传感网络测控系统。编写了上位机软件,实现了采集节点与上位机的通讯,并使用上位机软件对无线数据的传输特性进行了分析和研究,最后通过无线传感网络测控系统对温室的温湿度实施了控制,控制效果良好。
而后,文章对无线传感网络安全特性进行了深入分析和研究。在研究和分析目前相关的网络安全算法的基础上,着重介绍了在无线网络中应用较多的安全算法:对称密钥算法。再结合国内外最新的研究成果,提出了一个无线传感网络的安全体系结构,包括系统无线传感节点加入网络和节点退出策略。论文详细阐述无线传感节点加入的算法设计,提出了节点加入包括加入请求、密钥验证、设备更新三个部分;对节点退出进行了定义,认为节点的退出分为安全退出和非安全退出,并对安全退出算法进行了阐述。
最后文章对无线传感网络测控技术及未来发展做出了初探性展望。