无线传感网络中的无线传输系统研究

文/张婷

摘 要

无线传感网络是一种新型的数据信息获取与处理技术，无线传感网络的组建，综合了分布式信息处理技术、微电子传感器技术以及无线通信技术，在很多工业控制中被广泛使用，无线传感网络中在对数据进行传输时主要采用的技术有蓝牙、GPRS、WIFI等技术，但是这些技术在进行数据传输时往往又存在传输距离近、传输速率低、传输安全性能不高的问题。随之无线传输系统应运而生，本文就将探讨无线传感网络中的无线传输系统。

随着计算机技术和现代通讯技术的发展，计算机已经被作为工具得到广泛的应用，在进行数据的传输时，为了避免传统的有限网络在传输过程中线路铺设复杂、供电耗能大、升级改造困难等弱点，无线传输技术被无线传感网络广泛采用，无线传感网络是由计算机、通信、传感器技术三者相融合的产物，它融合了无线通信技术、基于微电子的传感器技术、分布式信息处理技术，是二十一世纪最重要的技术之一。随着经济的发展。对于无线传感技术的要求越来越高，对于无线传感网络中的无线系统的传输有效性及安全稳定性要求越来越高，因此对于无线传感网络中的无线传输系统的研究是十分有必要的。

1 无线传感网络中的无线传输系统的研究现状

无线传感网络已经被广泛的应用于军事领域与国防领域以及其他一些相关领域，传感器网络是指集定位、监视、情报、计算机、通信、控制、指挥为一体作为一个战斗指挥系统的一个组成部分，传感器技术的应用可以大大降低战争的伤亡率。在农业领域，无线传感网络的应用可以代替人类去到一些危险的地方进行数据的采集和收集；同样在很多大型仓库、建筑物、大型工业园区都有用到无线传感器网络。无线传感器网络是由很多传感器节点连接在一起组成，对这些节点实施自动的数据采集和监控，并通过无线传输系统将相关数据传输到受人类控制的计算机上。我国对于无线传感网络的研究虽然相对于发达国家起步较晚，单也取得了一些科技成果。通过各种无线通信技术的研究，增大了无线传输的距离，也使得无线传输的稳定性越来越高。

2 无线传感网络中的无线传输系统的总体设计

无线传感网络中的无线传输系统主要是要设计一个应用了无线通信技术，从而实现数据高速回读并且能够将数据通过无线传输系统传输出去的远程无线通信系统。该系统可以分为上位机、从控与主控系统三大部分。各个测试传感器节点负责测量数据，从控系统将传感器节点测量的数据从Flash 存储中读取出来，然后通过无线传输系统传输给主控系统，用户可以实现在远程的计算机上对测量数据进行读取、检测、查询等操作。

在无线通信系统中，从控系统的主要组成部分有：数据回读电路、内部时间同步电路、系统控制模块、无线收发模块几部分。上位机信号是以无线电广播信号的形式对主控机进行触发，系统随即进入工作准备就绪状态。主控系统在接收到触发信号后，向从控系统发送时间同步指令和控制指令，保证所有的从控系统从Flash 存储中读取数据的时间是同步的，数据读取结束后，为了避免码间串扰和无线信道堵塞，从控系统按照通信协议中节点的编号次序依次向主控系统周期性的发送数据包。无线传感网络中的无线传输系统的设计主要可以分为三大模块：上位机，由计算机与无线传输电台组成；主控站，串口与计算机及数字传输电台连接组成；从控站，由多个从控节点组成。

3 无线传感网络中的无线传输系统的硬件设计

在无线传感网络的无线传输系统的设计时，大多对无线通信系统中的功耗、传输距离、无线传输速率、数据回读速率有要求，这就需要在进行无线传感网络中的而无线传输系统的硬件设计时，要选择各项指标都能达到相应要求的器件。

微控制器选用MSP430f169，这是一种低功耗的16 位微控制器，它的编程方法相对简单，可以快速的处理数据，对于系统对数据的处理效率有了很大的提高，MSP430f169 有着丰富的I/O 接口电路，能够接看门狗电路、硬件乘法器、AD 转换器、时钟系统等外围模块，通过数据总线和地址总线与它们相连。无线通信系统中通常采用nRF24L01 无线收发芯片，它里面包括解调器、调制器、晶体振荡器、功率放大器、增强型模式控制器、功率发生器等器件。主控系统主要由计算机、RS232 电路、数字传输电台、nRF24L01、MSP430f169 组成。从控系统主要是通过USB接口从外部存储设备中将数据读回到MCU，MCU 将数据通过SPI 串行接口写入到无线收发模块nRF24L01，nRF24L01 再将数据发送到主控站。

4 无线传感网络中的无线传输系统的软件设计

上位机，在计算机里编译程序，从而实现对从控系统和主控系统的控制触发，并且具有接受数据、存储数据、分析数据的功能。从控系统主要作用是作为探测节点对数据进行高速回读，然后再通过无线传输系统将数据发送给主机。主控系统接收到数据，向从控系统发送控制指令。

在对无线传输系统的软件进行设计时，首先数据的传输需要遵循各种不同的传输协议，通过不同的协议内容选择不同的传输方式。软件设计的内容主要包括：上位机的软件设计、中继控制程序的设计、探测节点收发程序的设计、时间统一同步软件设计，在此不再一一做以介绍。

5 结束语

随着时代的发展，人们对于数据传输的要求，已经从复杂的有线传输变为无线传输，传感器技术的应用，无线传感网络的组建，在各行各业的生产实际中都得到了广泛的应用，并且起到了简化劳动过程、节省劳动力、增加安全可靠性、大大节省工作效率的作用，由此可见，对于无线传感网络的研究是有必要的，而无线传感网络的数据传输的有效性和稳定性则离不开无线传输系统的研究。

参考文献

[1] 王焱, 马朋飞, 单欣欣. 遗传算法在电力传输温度监测系统中的应用[J]. 计算机应用研究,2011(6).

[2] 卢建申, 胡军国. 基于GPRS 无线传感网的大气C02 浓度采集系统研究与设计[J].成都信息工程学院学报,2011(6).

[3] 王瑞花, 罗丹羽, 闫艳梅. 机动车尾气在线采集和无线传输系统研制[J]. 仪表技术与传感器,2008(10).

[4] 魏连花, 赖松林, 程树英, 陆培民. 一种静态图像的采集传输系统[J]. 电子技术,2013(1).

[5] 刘继旺, 胡艳军, 许耀华, 夏韫韬. 一种基于无线传感网的图像传输系统[J]. 通信技术,2010(5).

作者单位

湖北省公安消防总队司令部信息通信处 湖北省武汉市 430061__