无线传感器网络通用测试平台的设计

文/俸皓 陈俊彦

介绍了一种通用无线传感器

网络测试平台的设计，该设计将

测试平台分为基于Matlab 的数据

处理服务器、基于QT 的应用服务

器及传感器网络三个部分，可满

足各个层次的研究开发人员的需

要。原型测试结果表明本设计能

够满足应用的需求。

摘 要

WSN的节点的具体实现甚至通信协议的选择，

对平台的正常运行都不会产生影响。

2.2 基于QT的应用服务器设计

由于应用服务器要求具有可移植性，因此

选用移植性较好的QT作为设计与实现的工具。

底层数据处理模块中，应用服务器通过串口获

取来至传感器节点的感知数据流，应用服务器

根据应用和实验的需求通过解码数据流提取各

节点采集到的感知数据值并对应动态显示；在

应用服务器与数据服务器通信的模块中，对于

应用服务器来说在进行预处理以后将采集的数

据流通过套接字向MATLAB 算法服务器发送；

当基于QT 的socket 服务器收到Matlab 数据

服务器的socket 客户端发回的数据后，对接收

到的数据流进行解码提取，并发回至传感器节

点。在坐标系显示模块中，能够在坐标图中动

态显示传感器节点的状态，每当节点的状态发

生变化都会被记录。在日志记录模块中，会将

服务器之间传输的数据进行历史数据的存档。

2.3 基于Matlab的数据处理服务器设计

数据处理服务器是整个测试平台系统的

核心，也是使用本平台进行科研工作的研究人

员的主要工作环境。整个数据服务器分为三层：

第一层为接口层。该层实际上是建立与应用服

务器之间的Socket 通道。在Matlab 中，可以

使用以下的两条语句，快捷方便的建立Socket

的服务器和客户端。

t_s = tcpip( '192.168.1.101' , 30000,

'NetworkRole', 'server'); %Accept a connection

from any machine on port 30000. 服务器端建立

示例

t _ c = t c p i p ( ' 1 9 2 . 1 6 8 . 1 . 1 0 1 ' , 2 3 4 5 ,

'NetworkRole', 'client'); % 客户端建立示例

第二层为编码转换层。该层主要完成测试

平台定制的数据格式的编码和解码，从而使用

户自定义的数据格式不会影响数据的传输，实

现平台的应用无关性。第三层是提供给科研人

员使用的数据处理层。用户可以使用系统提供

的getWSNData 和sendWSNData 等接口方便

的直接与部署在真实环境中的WSN进行交互，

并可以集中精力的编写和验证自己的设计。

3 实验及测试

为验证本设计的可行性，以WSN 中的目

标定位系统作为实验背景进行了原型系统的测

试。首先实现了对底层网络的RSSI 能量数据

的获取并能够按要求对数据进行正确的数据封

装解码，在QT 服务器端实现各节点的状态显

示的同时通过socket 编程与数据服务器进行数

据通信。在日志记录模块实现了历史数据的记

录以及目标点轨迹信息的记录。在数据服务器

实现了对数据的解封装以及使用位置恢复算法

计算得到的坐标数据封装并回传到QT 应用服

务器端。在实际测试过程中，服务器都能较好

的实现功能，系统稳定，可以实现数据获取、

数据处理、平台间的数据通信、目标的显示和

轨迹绘制、数据的记录，总体来说，利用本测

试平台在非常短的时间之内就搭建好了实验环

境并编写了应用程序，较好的完成了实验任务。

4 结论

本文设计了一种通用的无线传感器网络

测试平台，该平台对底层WSN 具有较低的耦

合性，而且方便的为使用Matlab 的广大WSN

研究人员提供了便捷的与部署在真实环境中的

WSN交互的接口，极大的为实验提供了便利，

提高了实验的可信度，达到了设计的目标。

参考文献

[1]Jasmin Blanchette,Mark Summerfield.

C++ GUI Qt4 编程( 第二版)[M]. 北京：

电子工业出版社,2012.

[2] 周建兴, 岂兴明等.matlab 从入门到精通

[M]. 北京: 人民邮电出版社,2008.

[3] 王小强, 欧阳俊.ZigBee 无线传感器网

络设计与实现[M]. 北京：北京工业出版

社,2012.

作者简介

俸皓(1978-)，男，广西桂林人，在读博士研

究生，研究方向为嵌入式系统，无线传感器网

络。

陈俊彦(1986-)，男，广西梧州人，硕士，助

理研究员。

作者单位

桂林电子科技大学广西高校云计算与复杂系统

重点实验室 广西省桂林市 541004

●基金编号：广西高校云计算与复杂系统重点实验室基金资助项目(15209)。