基于无线传感器网络的边境信息监测系统研究-控制理论与控制工程专业论文.docx

中文摘要 中文摘要 I I 摘 要 随着信息技术的进步，云南边防建设正从传统的手段向着信息化高效方式转 变，装备更新的需求很大。目前有线视频监控设施造价高，架设困难，并且由于 复杂的自然地理环境，监视性能不理想，因此投放量小，从而出现了一些民间通 道不能得到有效管理。基于“北斗一号”卫星网络的边防管控系统，也仅仅解决 了巡逻分队在导航定位和信息通信上的需求，对边境动态监控仍采用人工方式。 开发一种新的模式，构建无线、自主监测的边境管控系统成为当前的一个重要任 务。而集成了传感器、嵌入式计算、现代网络、无线通信、分布式信息处理等技 术的无线传感器网络由于其价格低廉、部署方便以及在实时监测领域展现出的广 阔应用前景，为解决这一课题带来了契机。 无线传感器网络技术对于边境信息监测有其特有的优势。所有的传感器节点 能够通过自组织的方式构成网络，借助于节点中内置的多种传感器检测覆盖区域 内的红外、压力、声音、震动等信号，易部署，且无需电缆等基础设施；传感器 节点应用成本低，可以密集部署于漫长的边境线上，便于利用各节点采集信息的 空间相关性获取更加精确的边境动态。此外，无线传感器网络能量高效，可以满 足常年连续监测的要求。 论文试图在卫星定位系统的基础上，融合 ZigBee 无线传感器网络，建设一个 信息化程度高、有效率的边境动态监控系统。主要的研究工作包括： ① 提出了利用卫星通信的边境信息监测网络，采用异构型簇状网络结构，设 计了高效能的基于轮岗和需求时唤醒的节点工作模式； ② 传感器节点硬、软件设计。选用了射频芯片 CC2430，并配合低功耗微处 理器，支持多种不同的传感器协同监测； ③ 设计了卫星传感器网络定位机制，依赖卫星定位模块（或人工标定）获得 广度分布的信标节点，然后利用一种基于多重 覆盖的三角形质心定位策略 （MOTCLS），进而实现网络中其它节点的正确定位。 ④ 设计了一个能量感知和位置自适应的路由协议（ELRP），簇头的竞选过程 综合了节点的剩余能量和地理位置信息，自适应路由能很好地支持移动 Sink 节点 完成数据收集。 关键词：无线传感器网络，“北斗一号”卫星，信息监测，定位，数据回收 英文摘要 英文摘要 PAGE PAGE IV ABSTRACT As information technology advances, the construction of border defense in Yunnan is being informationized, and making for strong demand of equipment update. At present, a cable video monitoring system is high-cost, difficult to set up, and the monitor performance is undesirability due to complicated nature and geography environment. So the number of such system in use is very rare, thus there have been some private channels cannot be managed effectively. Existing border control system based on “Beidou” satellite network has only solved the patrol’s needs in navigation and information communication, the border dynamic monitoring has still used manual methods. Then, building a new wireless, self-monitoring border control system has become an important task. However, wireless sensor networks integrated sensor technology, embedded computing technology, modern network technology, wireless communication technology, and distributed information processing technology, with low cost, easy deployment and broad application prospects in real-tim