基于多协议模块结构的智慧型AD－HOC的自适应传感器网络

摘要

本发明涉及一种基于多协议模块结构智慧型AD－HOC的自适应传感器网络技术，更具体说，涉及一种以网络为中心的基于多协议通信嵌入式模块结构的智慧型传感器网络控制系统。为了解决目前传感器网络存在的弊端和缺点，本发明设计了一种基于自适应、自诊断、自维护、自管理的AD－HOC智慧型传感器网络体系结构。这种体系结构内，融合了当代先进的网络技术，以及先进的智慧型结构，形成传感控制系统先进的“智慧型传感控制一体化”计算模式，实现传感器网络新的运行方式、新的组网方式、新的结构方式、新的理论方式。实现传感器网络智慧型网络运行。本发明技术传感器网络广泛用于工业、农业、环境保护、军事等多种用途。

主权项

提出一个“基于多协议模块结构的智慧型AD-HOC的自适应传感器网络”技术。所述“基于多协议模块结构的智慧型AD-HOC的自适应传感器网络”其技术内容包括：在这个传感体系结构中，有以SOC片上系统芯片为核心结构的传感网络应用节点模块、传感网络资源与配置节点模块、传感网络存贮节点模块、传感器数据融合模块、传感器数据安全管理模块、传感网络资源配置节点模块、传感网络路由通信节点管理模块……等，这些传感网络节点模块内都固化有自己的软件激活程序、驱动引擎。其技术内容还包括：改进的动态数据表单注入技术；根据由状况的能耗控制方式；精炼组件构件的微型嵌入式传感器网络操作系统；改进的传感器网络和系统结构；传感器网络系统运行方式和管理模式；传感器网络动态聚类体系管理；复合的节能技术；所述“基于多协议模块结构的智慧型AD-HOC的自适应传感器网络”其特征在于：所述网络应用节点模块和网络资源与配置节点模块在其内部固化有固有功能程序；所述基于多协议模块结构的智慧型AD-HOC的自适应传感器网络上电后，所述网络资源与配置节点模块执行对网络系统的初始化，同时所述网络应用节点模块对其自身进行初始化；所述网络资源与配置节点模块在取得网络系统控制权的基础上执行一系列预先设置配置的流程，对所述网络应用节点模块加载共享资源程序组件、构件，按照参数简约描述传送方式设置网络信息交换、参数交换程序进程；当所述网络资源与配置节点模块设置参数和配置资源的过程结束以后，所述网络资源与配置节点模块释放对网络系统的控制权，对所述网络应用节点模块发出工作信号；所述网络应用节点模块接收来自所述网络资源与配置节点模块的工作信号，独立运行本地化的固有功能程序，运行由所述网络资源与配置节点模块配置的程序资源组件、构件以及运行由所述网络资源与配置节点模块设置的网络信息交换、参数交换程序进程，从而整个网络控制系统进入设定的确定的分工合作协同控制计算运行状态；在所述协同控制计算运行状态下，所述网络资源与配置节点模块在不必取得网络控制权的情况下，管理各种网络进程，应答和执行各种网络请求，监视所述网络应用节点模块发出的网络地址映射请求，引导资源库的组件化、构件化模块软件资源在控制网络中流动和移动，对中间数据和最终结果数据进行管理。所述的基于多协议模块结构的智慧型AD-HOC的自适应传感器网络，其特征在于：所述参数简约描述传送是指将各类控制参数分别封装在各自具有包头特征标记的简洁数据包内，便于识别，分类发送。所述网络地址映射是指在所述网络应用节点模块内具有网络地址译码表，访问该地址，即将地址译码映射到所要访问的构件、组件软件资源的网络实际有效地址。所述网络资源与配置节点模块不仅能够对所述网络应用节点模块进行管理和进行资源配置的可在线编程，而且还具有必要的网络数据存贮载体、大容量的组件、构件资源库及其存贮载体。还包括网络通信节点模块，用于与外网进行诸如外网控制连接、控制信息交换、INTERNET访问、远程控制访问和远程数据交换的联系和信息交换；另外，所述网络通信节点还用于网络通信控制信息汇聚处理和分发。所述网络应用节点模块在其上设置有本体传感器和复合立体传感器。所述改进有动态数据表单注入技术，能够实现在现场运行过程中实现改变传感节点本身在的性质、测量范围、精度……等性能指标，实现传感器节点本身远程的调整设置，实现传感器节点的重复性运用、灵活性运用。所述根据路由状况的能耗控制方式，其特征在于：本技术原理关键在于根据路由状况进行能耗控制，尽量避免传感信息数据的重复传输，提升信息传输路径的效率，并且进行一定的数据整合，使传送的数据量尽量简洁、明快。传输通电时间短，能量消耗小。把信息跳转的次数压得最低，从而大幅度节省能耗，延长传感器网络运行周期。所述传感器网络和系统结构的改进，是在一个具体网络环境下，以具有较强网络通信功能的SOC片上系统芯片为核心器件，辅肋配置外围器件，以此形成传感器网络节点处理模块，作为基本单元节点，以多种物理介质连接和多协议通讯软件逻辑连接为纽带，建立以传感器网络节点间共享传感器网络资源、传感器网络协作处理为中心，传感器网络节点模块本地化应用程序处理为基础，嵌入式传感器网络操作系统内核和多协议传感器网络通信软件为运行平台，形成一个结构简单，应用透明，标准开放，价格低廉，本地处理，网络连接，资源共享，协同计算，设备内嵌，传感控制执行一体的控制处理结构化平台。在这个体系结构中，有以SOC片上系统芯片为核心结构的传感器网络应用节点模块，传感器网络资源与配置节点模块，传感器网络存贮节点模块，传感器节点模块，传感器网络通信节点管理模块……等，这些传感器网络节点模块内都固化有自己的软件激活程序、驱动引擎，以上作为传感网络运行的基本结构单元。这也就是一个“微小型控制网络”控制平台，在这个微小的传感与执行一体的“控制网络”内，可以做到资源共享、软件共享、存贮共享、网络资源共享、控制数据共享、并且各传感节点处理单元协同进行计算处理，从而极大的提高了传感资源利用率，提高传感的可靠性、安全性和传感的鲁棒性，从而使传感系统有更好的优良综合性能，形成下一代传感系统先进的“微传感网络”计算模式。所述独创的传感器网络系统运行方式和管理模式，其特征在于：传感器“参数简约描述传送”技术方式，是把各类传感参数分别封装在各自具有包头特征标记的简洁数据包内，便于鉴别，分类发送，这样整个数扰包短小精悍，发送接收均快捷可靠，提高整个传感参数的传输性能。关于以上工作原理所提到的，独有的传感器“网络地址映射”技术方式。即在每个应用传感器节点模块内，都有一个网络地址译码表，访问该地址，即把该地址译码映射到所要访问的传感器节点内的构件、组件软件资源的有效所在地址，在传感器“资源模块”参与下，迅速将该资源构件、组件下载到本地传感器上运行，从而节约本地传感器存贮资源和本地硬件资源，减少各传感器应用节点模块资源的重复配置，减少体积更加小巧、使其更利于嵌入设备、使整个系统的效益得到极大提高。这种系统特殊的传感器运行方式和管理模式，主要是让传感器网络系统各节点保持最大限度的“自由”处理状态，保持系统各节点最大限度的相对独立性，使系统运行方式简洁明快，减少传感器网络系统的通信流量和不必要的信息传输。但这种各节点的相对独立性、相对“自由”度也不是无限的，当传感器网络系统在一些紧急状态下，特殊情况下，管理主节点——路由资源与配置节点就会在最短时间内行使传感器网络系统主导权、控制权、裁决权，行使诸如：节点状态控制、网络高级中断、参数强制改写、模块强制加载、模块强制卸载、系统引导与流程控制……等传感器网络系统网络管理主导权，体现传感器节点“以网络为中心”的处理方式。所述动态的聚类体系管理技术特点，其特征在于：即在传感器节点归类的基础上，通过分析各节点的能耗状态，通过合适的路由方式，节约各节点的能时消耗，延长节点的生存时间。通过动态的调整类首，来延长网络生存时间，通过动态的聚类、动态的调整类首，使数据的传输、数据的路由通道更加合理，使传感器节点的能量消耗更少、有效的传输通电时间更少，从而做到传感节点的生命存在周期。所述创新的节能技术，其特征在于：节能技术对于传感器网络节点的生存周期具有决定作用，传感器节点分布在不同的地域、复杂的空间、设备和机器的深层内部，其安装和设置放置，一般不可能随时的更换电源，因为这样费时费力，甚至有时不可能，因此传感器节点的本身的能量供应。就关系到他的生命周期。所述创新的微型化技术，使用MEMS微机电结构、纳米结构，设计常规结构，但体积微小的传感器节点。