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基于ZigBee的便捷式传感器网络通信技术研究

潘白雪  
【摘要】:无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)与通信技术和计算机技术共同构成了信息技术的三大支柱。在应用领域里,无线传感器网络采用的方式是利用大量廉价的传感器节点对周边信息如声音、磁场、震动等进行采集,通过自组织构成的网络将采集到的数据信息传到互联网端。而基于ZigBee的无线传感器网络因其功耗低、成本低、组网灵活的优势使其在市场应用越来越广泛。多传感器探测系统是用ZigBee技术多方位采集声音、温度、震动等监控信息,将网络内的信息通过网关上传到上位机供用户监控。本文首先根据该探测系统详细介绍了ZigBee相关技术,包括无线传感器网络的特征、体系结构以及关键技术,还有ZigBee技术的体系架构、应用以及将来面临的挑战。其次,对基于ZigBee的多传感器探测系统进行研究和设计,描述了该系统的整体架构、ZigBee组网的过程、各节点的设计、网关的设计以及对监测到的信息测试实验的过程。无线传感器网络的能源消耗一直是各学术界的研究热点,能否最大限度的延长网络寿命也是边防监控的至关重要点。因此本文在最后探讨与分析了WSN中一系列典型算法,而LEACH算法是最经典且应用最广泛的,所以本文针对LEACH算法进行理论剖析,分析了其缺点,然后针对其存在的缺陷进行三点改进:簇头选举改进;传输方式改进;轮数控制改进。改进后的算法希望达到的效果是使簇头的选举更科学,分布更均匀,进一步降低网络中各节点的能耗,使整个网络的生命周期大大的延长。仿真实验使用了MATLAB仿真软件,将LEACH算法和改进后的LEACH算法进行了仿真,通过对比两种算法的几个重要指标验证改进算法的效果。对比结果表明,改进后的LEACH算法不仅可以更均匀地分配簇头,还可以有效降低网络的能耗,延长网络的生命周期。


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