畢業(yè)設(shè)計--無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于區(qū)域火災(zāi)監(jiān)控

1、<p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 背景和發(fā)展</p><p>　　俗語有云“水火無情”。當(dāng)今，火災(zāi)是世界各國人民所面臨的一個共同的災(zāi)難性問題。它給人類社會造成過不少生命、財產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，社會財富的日益增加，火災(zāi)損失上升及火災(zāi)危害范圍擴大的總趨勢是客觀規(guī)律。據(jù)聯(lián)合國“世界火災(zāi)統(tǒng)計中心”提供的資料介紹，發(fā)

2、生火災(zāi)的損失，美國不到7 年翻一番，日本平均16 年翻一番，中國平均12 年翻一番。全世界每天發(fā)生火災(zāi)1 萬多起，造成數(shù)百人死亡。近幾年來，我國每年發(fā)生火災(zāi)約4萬起，死2000多人，傷3000—4000 人，每年火災(zāi)造成的直接財產(chǎn)損失10 多億元，尤其是造成幾十人、幾百人死亡的特大惡性火災(zāi)時有發(fā)生，給國家和人民群眾的生命財產(chǎn)造成了巨大的損失。嚴(yán)峻的現(xiàn)實證明，火災(zāi)是當(dāng)今世界上多發(fā)性災(zāi)害中發(fā)生頻率較高的一種災(zāi)害，也是時空跨度最大的一種災(zāi)害。

3、</p><p>　　因此，火災(zāi)的監(jiān)控成為科研工作的一大課題。隨著科技的進(jìn)步, 現(xiàn)代火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)正朝著分布式、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。人們不僅要求系統(tǒng)穩(wěn)定可靠, 功能齊全, 而且還要求能夠結(jié)合無線通信的優(yōu)勢, 實現(xiàn)無線監(jiān)控, 實時掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)。傳統(tǒng)的火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)主要安裝紅外或微波等各種類型的報警探測器, 通過有線方式與計算機安全綜合管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng), 計算機系統(tǒng)對報警系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和控制。由于電子設(shè)備長期處

4、于運行狀態(tài), 電氣設(shè)備過載、過熱、短路的火災(zāi)隱患較多。因此, 傳統(tǒng)的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)本身存在著很多的安全隱患。</p><p>　　本次設(shè)計便運用了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和動態(tài)機器人聯(lián)合工作的思想設(shè)計了火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)共有傳感器節(jié)點、機器人節(jié)點、危險敵對區(qū)域搜索節(jié)點和遠(yuǎn)端用戶節(jié)點四種節(jié)點。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的具有溫度、濕度采集功能、無線通信、計算功能的微小傳感器節(jié)點構(gòu)成的自組織分布網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。每個節(jié)點具有數(shù)據(jù)采集與路由

5、功能。傳感器節(jié)點最后把數(shù)據(jù)都發(fā)送到機器人節(jié)點處,機器人節(jié)點相當(dāng)于網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)融合、存儲數(shù)據(jù),并把它傳送到Internet 或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)上將信息傳給用戶節(jié)點。用戶管理節(jié)點可以遠(yuǎn)程接收、分析數(shù)據(jù),對火險進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)報，即使發(fā)生火災(zāi)的時候具有消防功能的機器人節(jié)點也可以即時的通過傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信息最快的趕到火災(zāi)發(fā)生地點給予撲救。</p><p>　　1.2 章節(jié)的安排</p><p>　　本文重點研

6、究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于區(qū)域火災(zāi)監(jiān)控，當(dāng)區(qū)域內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的時候可以通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航機器人執(zhí)行任務(wù)，解決危險事件。本設(shè)計主要是對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)火災(zāi)監(jiān)控與營救的方法進(jìn)行仿真研究。</p><p><b>　　設(shè)計內(nèi)容安排如下:</b></p><p>　　第一章是引言主要介紹了火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)的背景和發(fā)展，以及本文章節(jié)的安排；</p><p>

7、　　第二章主要介紹無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本知識，包括傳感器網(wǎng)絡(luò)的簡介和發(fā)展、與有線網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別、網(wǎng)絡(luò)特點，傳感器節(jié)點、在社會各個領(lǐng)域的應(yīng)用；</p><p>　　第三章介紹基于MATLAB7.0的仿真，包括MATLAB7.0的簡介、特點及圖形用戶界面；</p><p>　　第四章分析火災(zāi)監(jiān)控與營救，簡要說明硬件要求，并軟件實現(xiàn)本仿真過程；</p><p>　　第五章對全部

8、設(shè)計進(jìn)行總結(jié)。</p><p>　　2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簡介和發(fā)展</p><p>　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks．WSN)就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的具有特定功能的傳感器節(jié)點(sensor node)通過自組織的無線通信方式，形成一個多跳的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而相互傳遞信息，協(xié)同合作來完

9、成特定任務(wù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有十分廣闊的應(yīng)用前景，在軍事國防、工農(nóng)業(yè)、城市管理、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、搶險救災(zāi)、防恐反恐、危險區(qū)域遠(yuǎn)程控制等許多重要領(lǐng)域都有重要的實用價值，已經(jīng)引起了許多國家學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，被認(rèn)為是對21世紀(jì)產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一[1]。</p><p>　　近年來, 國內(nèi)外在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究應(yīng)用上取得了很多成果。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目前主要應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測和目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域。學(xué)者提出了利用無線

10、傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造一個支持火災(zāi)即時檢測和災(zāi)后引導(dǎo)撤離的系統(tǒng)框架和用于森林火災(zāi)預(yù)警的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。前者由火災(zāi)檢測傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)收集層、中間件、逃離引導(dǎo)系統(tǒng)四部分組成。后者則描述了在森林火災(zāi)預(yù)警方面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)比傳統(tǒng)的基于衛(wèi)星檢測方法的優(yōu)越性, 且在對數(shù)據(jù)進(jìn)行融合時采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法大大提升了數(shù)據(jù)處理的效率。相關(guān)文獻(xiàn)還論述了鋪設(shè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于住宅、商業(yè)區(qū)的危害檢測方面的獨特優(yōu)勢,并介紹一種混合無線通信方法— SIGMASPASE

11、。它具有更大的檢測范圍和較小傳輸能量損耗[2]。</p><p>　　伴隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，以及人們對居住環(huán)境的要求越來越高，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)將是一種必然的選擇。</p><p>　　2.2 傳統(tǒng)的有線傳感器網(wǎng)絡(luò)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別</p><p>　　傳統(tǒng)的有線傳感器網(wǎng)絡(luò)，傳感器的位置是固定的，拆卸、安裝、調(diào)試、校準(zhǔn)都不方便，對于環(huán)

12、境條件差的地方信號線極易損壞，并且采用有線網(wǎng)鋪建大范圍網(wǎng)絡(luò)投資大，網(wǎng)絡(luò)布線困難傳輸距離有限。有線網(wǎng)絡(luò)的終端，不僅鋪設(shè)麻煩，而且維護(hù)就是很大的一個障礙。</p><p>　　相比之下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集到的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確、直接地反映監(jiān)控現(xiàn)場的各種環(huán)境因素變化情況，而且時效性更好。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在無人值守的環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害撲救等特殊領(lǐng)域，具有傳統(tǒng)技無可比擬的優(yōu)勢。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在森林火險實時監(jiān)測領(lǐng)域有著廣闊應(yīng)用前景，

13、這已經(jīng)引起了國內(nèi)外許多研究者的高度重視。針對此，本文中提出了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[3]。</p><p>　　2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常包括傳感器節(jié)點（sensor node）、匯聚節(jié)點（sink node）和管理節(jié)點（manager node）。大量的傳感器節(jié)點隨機的部署在監(jiān)測區(qū)域，通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，隨機分布的集成有傳感

14、器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點通過自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò),借助于節(jié)點中內(nèi)置的形式多樣的傳感器測量所在周邊環(huán)境中的熱、紅外、聲納、雷達(dá)和地震波信號,從而探測包括溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等眾多我們感興趣的物質(zhì)現(xiàn)象。將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過路由方式送到匯聚節(jié)點，最終通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星送到管理節(jié)點，用戶（個人電腦/PC）通過管理節(jié)點收到的信息對傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置管理和監(jiān)測任務(wù)[4]。無線傳感器體系結(jié)構(gòu)如圖

15、2.1所示。</p><p>　　圖2.1 無線傳感器體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　其中傳感器節(jié)點通常是一個微型的嵌入式系統(tǒng)，它的體積很小。其處理能力，存儲能力和通信能力都相對較弱，一般都是通過攜帶有限的電池供電。一個節(jié)點主要由傳感器模塊（Sensing unit），處理器模塊（Processing unit），無線通信模塊（transceiver）和能量供應(yīng)模塊（Power unit）

16、四部分組成。</p><p>　　傳感器模塊負(fù)責(zé)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的信息采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；處理器模塊負(fù)責(zé)控制整傳感器節(jié)點的操作，存儲和處理本身采集的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)；無線通信模塊負(fù)責(zé)與其他傳感器節(jié)點進(jìn)行無線通信，交換信息與收發(fā)采集數(shù)據(jù)；能量供給模塊為傳感器提供運行所需要的能量，通常采用微型電池。</p><p>　　另外匯聚節(jié)點的處理能力、存儲能力和通信能力相對比較強，它連接傳感器網(wǎng)絡(luò)與外

17、部網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)兩種協(xié)議之間的通信和協(xié)議轉(zhuǎn)換，同時發(fā)布管理節(jié)點的監(jiān)測任務(wù)并把收集的數(shù)據(jù)發(fā)到外部的網(wǎng)絡(luò)上。匯聚節(jié)點機可以是一個具有增強功能的的傳感器節(jié)點，有足夠的能量供給和存儲能力和計算機資源，也可以作為沒有監(jiān)測能力僅帶有無線通信接口的特殊網(wǎng)關(guān)設(shè)備[4,5]。</p><p>　　2.4 傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點</p><p><b>　?。?）大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)</b></p&

18、gt;<p>　　為了獲取精確信息，在監(jiān)測區(qū)域通常部署大量傳感器節(jié)點，傳感器節(jié)點數(shù)量可能達(dá)到成千上萬，甚至更多。傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性包括兩方面的含義：一方面是傳感器節(jié)點分布在很大的地理區(qū)域內(nèi)，如在原始大森林采用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行森林防火和環(huán)境監(jiān)測，需要部署大量的傳感器節(jié)點；另一方面，傳感器節(jié)點部署很密集，在一個面積不是很大的空間內(nèi)，密集部署了大量的傳感器節(jié)點。 </p><p>　　傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性

19、具有如下優(yōu)點：通過不同空間視角獲得的信息具有更大的信噪比；通過分布式處理大量的采集信息能夠提高監(jiān)測的精確度，降低對單個節(jié)點傳感器的精度要求；大量冗余節(jié)點的存在，使得系統(tǒng)具有很強的容錯性能；大量節(jié)點能夠增大覆蓋的監(jiān)測區(qū)域，減少洞穴或者盲區(qū)。 </p><p><b>　?。?）自組織網(wǎng)絡(luò)</b></p><p>　　在傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，通常情況下傳感器節(jié)點被放置在沒有基

20、礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的地方。傳感器節(jié)點的位置不能預(yù)先精確設(shè)定，節(jié)點之間的相互鄰居關(guān)系預(yù)先也不知道，如通過飛機播撒大量傳感器節(jié)點到面積廣闊的原始森林中，或隨意放置到人不可到達(dá)或危險的區(qū)域。這樣就要求傳感器節(jié)點具有自組織的能力，能夠自動進(jìn)行配置和管理，通過拓?fù)淇刂茩C制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自動形成轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測數(shù)據(jù)的多跳無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 </p><p>　　在傳感器網(wǎng)絡(luò)使用過程中，部分傳感器節(jié)點由于能量耗盡或環(huán)境因素造成失效，也有一些節(jié)點為了彌補失

21、效節(jié)點、增加監(jiān)測精度而補充到網(wǎng)絡(luò)中，這樣在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點個數(shù)就動態(tài)地增加或減少，從而使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨之動態(tài)地變化。傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織性要能夠適應(yīng)這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動態(tài)變化。</p><p><b>　?。?）動態(tài)性網(wǎng)絡(luò)</b></p><p>　　移動終端可以在網(wǎng)絡(luò)中隨意的移動，由于受能量或環(huán)境等各方面的影響網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙菀装l(fā)生變化。整個網(wǎng)絡(luò)可以適應(yīng)各種變化，具有動

22、態(tài)系統(tǒng)可重構(gòu)性。</p><p><b>　?。?）可靠的網(wǎng)絡(luò)</b></p><p>　　傳感器網(wǎng)絡(luò)特別適合部署在惡劣環(huán)境或人類不宜到達(dá)的區(qū)域，傳感器節(jié)點可能工作在露天環(huán)境中，遭受太陽的暴曬或風(fēng)吹雨淋，甚至遭到無關(guān)人員或動物的破壞。傳感器節(jié)點往往采用隨機部署，如通過飛機撒播或發(fā)射炮彈到指定區(qū)域進(jìn)行部署。這些都要求傳感器節(jié)點非常堅固，不易損壞，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境條件。

23、</p><p>　　由于監(jiān)測區(qū)域環(huán)境的限制以及傳感器節(jié)點數(shù)目巨大，不可能人工“照顧”每個傳感器節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)十分困難甚至不可維護(hù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信保密性和安全性也十分重要，要防止監(jiān)測數(shù)據(jù)被盜取和獲取偽造的監(jiān)測信息。</p><p>　?。?）應(yīng)用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　傳感器網(wǎng)絡(luò)用來感知客觀物理世界，獲取物理世界的信息量?？陀^世界的物理量多種多樣，不可窮

24、盡。不同的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用關(guān)心不同的物理量，因此對傳感器的應(yīng)用系統(tǒng)也有多種多樣的要求。 </p><p>　　不同的應(yīng)用背景對傳感器網(wǎng)絡(luò)的要求不同，其硬件平臺和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必然會有很大差別。所以傳感器網(wǎng)絡(luò)不能像Internet 一樣，有統(tǒng)一的通信協(xié)議平臺。對于不同的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用雖然存在一些共性問題，但在開發(fā)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，更關(guān)心傳感器網(wǎng)絡(luò)的差異。只有讓系統(tǒng)更貼近應(yīng)用，才能做出最高效的目標(biāo)系統(tǒng)。針對每一個具體應(yīng)用來研

25、究傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這是傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的顯著特征。 </p><p>　?。?）以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　目前的互聯(lián)網(wǎng)是先有計算機終端系統(tǒng)，然后再互聯(lián)成為網(wǎng)絡(luò)，終端系統(tǒng)可以脫離網(wǎng)絡(luò)獨立存在。在互聯(lián)網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用網(wǎng)絡(luò)中惟一的IP地址標(biāo)識，資源定位和信息傳輸依賴于終端、路由器、服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IP地址。如果想訪問互聯(lián)網(wǎng)中的資源，首先要知道存放資源的服務(wù)器IP地址。

26、可以說目前的互聯(lián)網(wǎng)是一個以地址為中心的網(wǎng)絡(luò)。 </p><p>　　傳感器網(wǎng)絡(luò)是任務(wù)型的網(wǎng)絡(luò)，脫離傳感器網(wǎng)絡(luò)談?wù)搨鞲衅鞴?jié)點沒有任何意義。傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點采用節(jié)點編號標(biāo)識，節(jié)點編號是否需要全網(wǎng)惟一取決于網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的設(shè)計。由于傳感器節(jié)點隨機部署，構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡(luò)與節(jié)點編號之間的關(guān)系是完全動態(tài)的，表現(xiàn)為節(jié)點編號與節(jié)點位置沒有必然聯(lián)系。用戶使用傳感器網(wǎng)絡(luò)查詢事件時，直接將所關(guān)心的事件通告給網(wǎng)絡(luò)，而不是通告給某個確定編

27、號的節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)在獲得指定事件的信息后匯報給用戶。這種以數(shù)據(jù)本身作為查詢或傳輸線索的思想更接近于自然語言交流的習(xí)慣。所以通常說傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)[6,7]。. </p><p>　　2.5 傳感器節(jié)點</p><p>　　由前面可知一個傳感器節(jié)點主要由傳感器模塊（Sensing unit），處理器模塊（Processing unit），無線通信模塊（transceiver）

28、和能量供應(yīng)模塊（Power unit）四部分組成。當(dāng)前傳感器的硬件平臺的市場競爭相當(dāng)激烈，例如：有美國Crossbow公司生產(chǎn)的MICA, MICA2, 和MICA2DOT節(jié)點；有Millennial Net公司生產(chǎn)的i-Bean Endpoints, Routers 和Gateways；Ember公司生產(chǎn)的Evaluation Modules 和Developer Kits等等。這些節(jié)點硬件都是由微處理器通信模塊、模擬或數(shù)字的傳感器接

29、口組成。對于通信模塊一般選擇一個射頻收發(fā)器，一個激光模塊或者一個三角棱鏡反射器來控制射頻通信。最后再加上標(biāo)準(zhǔn)或者定做的一個傳感器與預(yù)留的接口連接作為數(shù)據(jù)采集部分，溫度傳感器，濕度傳感器，角度傳感器，加速度傳感器，壓力傳感器等[8]。一個節(jié)點上可以安裝多個傳感器，進(jìn)行多路數(shù)據(jù)的采集。</p><p>　　2.5.1 處理器模塊</p><p>　　處理器模塊是無線傳感器節(jié)點的核心，所有的設(shè)

30、備控制，任務(wù)調(diào)度，能量計算和功能協(xié)調(diào)，通信協(xié)議，數(shù)據(jù)整合等都將在這個模塊的支持下完成。目前使用較多的有ATMEL公司的AVR系列單片機；TI公司的MSP430超低功耗系列處理器；32位的ARM處理器也將是未來傳感器節(jié)點的設(shè)計的考慮對象。微處理器朝著功耗低，速度快，集成度高，地址空間非常大，可以擴展大容量的存儲器的方向發(fā)展。高檔的處理器大多應(yīng)用在匯聚節(jié)點sink node上，ARM就是一個理想的對象[9,10]。</p>&

31、lt;p>　　2.5.2 無線通信模塊</p><p>　　傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議包括物理層，數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。目前各層協(xié)議沒有標(biāo)準(zhǔn)化，不同的應(yīng)用往往對通信指標(biāo)有不同的要求，也不太可能為所有的應(yīng)用統(tǒng)一使用相同的協(xié)議。</p><p><b>　　（1） 物理層協(xié)議</b></p><p>　　物理層主要考慮的編碼調(diào)制技術(shù)、通

32、信技術(shù)和通信頻段等問題。調(diào)制編碼技術(shù)包括開關(guān)控制，幅值控制，頻率控制，相位控制等。一般傳感器網(wǎng)絡(luò)為低功耗，低數(shù)據(jù)量傳輸，長期工作在無線網(wǎng)絡(luò)，所以本身對數(shù)據(jù)的傳輸速率的要求不高，提高速率可以減少數(shù)據(jù)收發(fā)的時間，對于節(jié)能有一定的好處。</p><p>　　通信頻段其工作在2.4GHz。2.4GHz無線技術(shù)的傳輸距離可以達(dá)到10米。所謂的2.4GHz所指的是一個工作頻段，2.4GHz ISM（Industry Scie

33、nce Medicine）是全世界公開通用使用的無線頻段，藍(lán)牙技術(shù)即工作在這一頻段，2.4GHz頻段在大多數(shù)國家都無需申請許可證，是傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先選擇的傳輸頻段。在2.4GHz頻段下工作可以獲得更大的使用范圍和更強的抗干擾能力。隨著產(chǎn)品向高端化發(fā)展，越來越多的2.4GHZ無線游戲外設(shè)開始在市場里銷售。</p><p>　?。?） 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議</p><p>　　傳感器網(wǎng)絡(luò)的鏈路層和其他

34、網(wǎng)絡(luò)的鏈路層一樣需要提供流量控制和傳輸可靠的點對點的通信服務(wù)。與其他網(wǎng)絡(luò)不同的對數(shù)據(jù)的傳輸速率要求不高，而對長期的穩(wěn)定工作要求很高。IEEE 802.15系列標(biāo)準(zhǔn)由IEEE協(xié)會的無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)工作組制定。IEEE802.15.1是為藍(lán)牙制定的標(biāo)準(zhǔn)；IEEE 802.15.2是解決藍(lán)牙和WLAN的共存問題；IEEE802.15是服務(wù)高速的WPAN物理層和鏈路層，以支持多媒體方面的應(yīng)用；IEEE 802.15.4協(xié)議（即ZigBee協(xié)議）

35、是定義250Kbps的低復(fù)雜度、超低功耗和超低價格的無線數(shù)據(jù)通信協(xié)議的物理層和MAC層同時支持無線通信。除了2.4GHz的載波頻段，ZigBee還定義了868MHZ和915MHz兩個頻段。同時支持多種數(shù)據(jù)通信速率的選擇。ZigBee技術(shù)的主要優(yōu)勢及其與藍(lán)牙和Wi-Fi的比較：IEEE 802.15.4和ZigBee從一開始就被設(shè)計用來構(gòu)建包括恒溫裝置，安全裝置和煤氣讀數(shù)表等設(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)。這是由其主要技術(shù)優(yōu)勢決定的：</p>

36、<p>　　1．?dāng)?shù)據(jù)傳輸速率低：只有10k字節(jié)/秒到250k字節(jié)/秒，專注于低傳輸應(yīng)用。</p><p>　　2．功耗低：在低耗電待機模式下，兩節(jié)普通5號干電池可使用6個月到2年，免去了充電或者頻繁更換電池的麻煩。這也是ZigBee的支持者所一直引以為豪的獨特優(yōu)勢。</p><p>　　3．成本低：ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本。且免收專利費。<

37、;/p><p>　　4．網(wǎng)絡(luò)容量大：每個ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個設(shè)備。</p><p>　　5．時延短：通常時延都在15毫秒至30毫秒之間。</p><p>　　6．安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，采用AES-128加密算法。</p><p>　　7．有效范圍?。河行Ц采w范圍10～75米之間，具體依據(jù)實際發(fā)射功率的大小

38、和各種不同的應(yīng)用模式而定，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境。</p><p>　　8．工作頻段靈活：使用頻段為2.4GHz、868MHz(歐洲)及915MHz(美國)，均為免執(zhí)照頻段[11,12]。</p><p>　　2.5.3 靜態(tài)節(jié)點與動態(tài)節(jié)點</p><p>　　傳感器節(jié)點分為靜態(tài)節(jié)點（static sensor node）和動態(tài)節(jié)點（mobile s

39、ensor node）兩種，靜態(tài)節(jié)點顧名思義就是配置好節(jié)點以后，該節(jié)點就靜止不動了,進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)發(fā)等工作；而動態(tài)節(jié)點是把傳感器節(jié)點安裝到可以行走的機器人上，傳感器節(jié)點根據(jù)收到的命令可以控制機器人節(jié)點移動到任何地方[13]。由此可見動態(tài)節(jié)點的造價要比靜態(tài)的節(jié)點造價高很多，但是它不受地域的限制可以監(jiān)測不同區(qū)域的數(shù)據(jù)，又很大的靈活性。動態(tài)節(jié)點如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 動態(tài)傳感器節(jié)點</

40、p><p>　　由靜態(tài)節(jié)點組成的網(wǎng)絡(luò)，稱為靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)。既有靜態(tài)節(jié)點也有動態(tài)節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)稱為混合網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)中增加了動態(tài)節(jié)點，也就增加了網(wǎng)絡(luò)的靈活性，但并不是所有的動態(tài)節(jié)點都在不停的移動，大多數(shù)的時候它們還是保持靜止的，甚至為了節(jié)省能量，有的也會處在睡眠狀態(tài)，直到他們接收到什么移動的命令的時候去執(zhí)行它的工作[13]。移動的節(jié)點，一般多用在有偵查性和探索性的網(wǎng)絡(luò)中或者救援性的網(wǎng)絡(luò)中。</p><p>

41、　　2.6 傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用</p><p>　　傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景非常廣闊，能夠廣泛的應(yīng)用與軍事，環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報，健康護(hù)理，職能家居，建筑和商業(yè)領(lǐng)域。在空間探索和災(zāi)難救援也是等特殊領(lǐng)域，也具有得天獨厚的技術(shù)優(yōu)勢。一個復(fù)雜的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般是由一個數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)和一個數(shù)據(jù)分散網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)督和控制由管理中心完成。采集各個方面各種環(huán)境下的數(shù)據(jù)通過基站送給管理中心再分發(fā)給各個用戶。</p><p&g

42、t;<b>　　（1）軍事應(yīng)用</b></p><p>　　在軍事領(lǐng)域,因為傳感器網(wǎng)絡(luò)是由密集型、低成本、隨機分布的節(jié)點組成的,自組織性和容錯能力使其不會因為某些節(jié)點在惡意攻擊中的損壞而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰,這一點是傳統(tǒng)的傳感器技術(shù)所無法比擬的,也正是這一點,使傳感器網(wǎng)絡(luò)非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中,包括監(jiān)控我軍兵力、裝備和物資,監(jiān)視沖突區(qū),偵察敵方地形和布防,定位攻擊目標(biāo),評估損失,偵察和

43、探測核、生物和化學(xué)攻擊。在戰(zhàn)場,指揮員往往需要及時準(zhǔn)確地了解部隊、武器裝備和軍用物資供給的情況,鋪設(shè)的傳感器將采集相應(yīng)的信息,并通過匯聚節(jié)點將數(shù)據(jù)送至指揮所,再轉(zhuǎn)發(fā)到指揮部,最后融合來自各戰(zhàn)場的數(shù)據(jù)形成我軍完備的戰(zhàn)區(qū)態(tài)勢圖。在戰(zhàn)爭中,對沖突區(qū)和軍事要地的監(jiān)視也是至關(guān)重要的,通過鋪設(shè)傳感器網(wǎng)絡(luò),以更隱蔽的方式近距離地觀察敵方的布防;當(dāng)然,也可以直接將傳感器節(jié)點撒向敵方陣地,在敵方還未來得及反應(yīng)時迅速收集利于作戰(zhàn)的信息。傳感器網(wǎng)絡(luò)也可以為火

44、控和制導(dǎo)系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的目標(biāo)定位信息。在生物和化學(xué)戰(zhàn)中,利用傳感器網(wǎng)絡(luò)及時、準(zhǔn)確地探測爆炸中心將會為我軍提供寶貴的反應(yīng)時間,從而最大可能地減小傷亡。傳感器網(wǎng)絡(luò)也可避免核反應(yīng)部隊直接暴露在核輻射的環(huán)境中。在軍事應(yīng)用中,與獨立的衛(wèi)星</p><p>　　1、分布節(jié)點中多角度和多方位信息的綜合有效地提高了信噪比,這一直是衛(wèi)星和雷達(dá)這類獨立系統(tǒng)難以克服的技術(shù)問題之一。</p><p>　　2、傳感器

45、網(wǎng)絡(luò)低成本、高冗余的設(shè)計原則為整個系統(tǒng)提供了較強的容錯能。</p><p>　　3、傳感器節(jié)點與探測目標(biāo)的近距離接觸大大消除了環(huán)境噪聲對系統(tǒng)性能的影響。</p><p>　　4、節(jié)點中多種傳感器的混合應(yīng)用有利于提高探測的性能指標(biāo)。</p><p>　　5、多節(jié)點聯(lián)合,形成覆蓋面積較大的實時探測區(qū)域。</p><p>　　6、借助于個別具有移動

46、能力的節(jié)點對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的調(diào)整能力,可以有效地消除探測區(qū)域內(nèi)的陰影和盲點。</p><p><b>　?。?） 環(huán)境科學(xué)</b></p><p>　　隨著人們對于環(huán)境的日益關(guān)注,環(huán)境科學(xué)所涉及的范圍越來越廣泛。通過傳統(tǒng)方式采集原始數(shù)據(jù)是一件困難的工作。傳感器網(wǎng)絡(luò)為野外隨機性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了方便,比如,跟蹤候鳥和昆蟲的遷移,研究環(huán)境變化對農(nóng)作物的影響,監(jiān)測海洋、大氣

47、和土壤的成分等。ALERT系統(tǒng)中就有數(shù)種傳感器來監(jiān)測降雨量、河水水位和土壤水分，并依此預(yù)測爆發(fā)山洪的可能性。類似地,傳感器網(wǎng)絡(luò)對森林火災(zāi)準(zhǔn)確、及時地預(yù)報也應(yīng)該是有幫助的。此外,傳感器網(wǎng)絡(luò)也可以應(yīng)用在精細(xì)農(nóng)業(yè)中,以監(jiān)測農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。</p><p><b>　?。?）醫(yī)療健康</b></p><p>　　如果在住院病人身上安裝特殊用途的傳感器

48、節(jié)點,如心率和血壓監(jiān)測設(shè)備,利用傳感器網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)生就可以隨時了解被監(jiān)護(hù)病人的病情,進(jìn)行及時處理。還可以利用傳感器網(wǎng)絡(luò)長時間地收集人的生理數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)在研制新藥品的過程中是非常有用的,而安裝在被監(jiān)測對象身上的微型傳感器也不會給人的正常生活帶來太多的不便。此外,在藥物管理等諸多方面,它也有新穎而獨特的應(yīng)用。總之,傳感器網(wǎng)絡(luò)為未來的遠(yuǎn)程醫(yī)療提供了更加方便、快捷的技術(shù)實現(xiàn)手段。</p><p><b>　?。?

49、）空間探索</b></p><p>　　探索外部星球一直是人類夢寐以求的理想,借助于航天器布撒的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實現(xiàn)對星球表面長時間的監(jiān)測,應(yīng)該是一種經(jīng)濟可行的方案。NASA的JPL(Jet Propulsion Laboratory)實驗室研制的Sensor Webs就是為將來的火星探測進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備的,已在佛羅里達(dá)宇航中心周圍的環(huán)境監(jiān)測項目中進(jìn)行測試和完善。</p><p>&

50、lt;b>　?。?）其他商業(yè)應(yīng)用</b></p><p>　　自組織、微型化和對外部世界的感知能力是傳感器網(wǎng)絡(luò)的三大特點,這些特點決定了傳感器網(wǎng)絡(luò)在商業(yè)領(lǐng)域應(yīng)該也會有不少的機會。比如,嵌入家具和家電中的傳感器與執(zhí)行機構(gòu)組成的無線網(wǎng)絡(luò)與Internet連接在一起將會為我們提供更加舒適、方便和具有人性化的智能家居環(huán)境;城市車輛監(jiān)測和跟蹤系統(tǒng)中成功地應(yīng)用了傳感器網(wǎng)絡(luò);德國某研究機構(gòu)正在利用傳感器網(wǎng)絡(luò)技

51、術(shù)為足球裁判研制一套輔助系統(tǒng),以減小足球比賽中越位和進(jìn)球的誤判率。此外,在災(zāi)難拯救、倉庫管理、交互式博物館、交互式玩具、工廠自動化生產(chǎn)線等眾多領(lǐng)域,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)都將會孕育出全新的設(shè)計和應(yīng)用模式[12,,13]。</p><p>　　3 基于MATLAB 7.0的仿真</p><p>　　3.1 MATLAB 7.0簡介</p><p>　　MATLAB是Mat

52、hWorks公司于1982年推出的一種功能強大、效率高、交互性好的數(shù)值計算和可視化計算機高級語言，它將數(shù)值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示有機地融合為一體，形成了一個極其方便、用戶界面友好的操作環(huán)境。</p><p>　　MATLAB是矩陣實驗室（Matrix Laboratory）之意。除具備卓越的數(shù)值計算能力外，它還提供了專業(yè)水平的符號計算，文字處理，可視化建模仿真和實時控制等功能。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單

53、位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué),工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB來解算問題要比用C,FORTRAN等語言完相同的事情簡捷得多。在新的版本中也加入C,FORTRAN,C++ ,JAVA的支持?？梢灾苯诱{(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲組ATLAB 函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，非常的方便。MATLAB的基礎(chǔ)是矩陣計算,但是由于他的開放性,并且mathwork也吸收了像maple等軟件的優(yōu)點,使MATLAB 成為一個強大的數(shù)學(xué)

54、軟件。</p><p>　　仿真程序使用MATLAB 7.0編寫的。當(dāng)前流行的MATLAB 6.5/7.0 包括擁有數(shù)百個內(nèi)部函數(shù)的主包和三十幾種工具包(Toolbox)。工具包又可以分為功能性工具包和學(xué)科工具包。功能工具包用來擴充MATLAB 的符號計算,可視化建模仿真,文字處理及實時控制等功能。學(xué)科工具包是專業(yè)性比較強的工具包,控制工具包,信號處理工具包,通信工具包等都屬于此類。開放性使MATLAB廣受用戶歡

55、迎。除內(nèi)部函數(shù)外,所有MATLAB主包文件和各種工具包都是可讀可修改的文件,用戶通過對源程序的修改或加入自己編寫程序構(gòu)造新的專用工具包[14]。</p><p>　　3.2 MATLAB的特點</p><p>　?。?）友好的工作平臺和編程環(huán)境</p><p>　　MATLAB 由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB 的函數(shù)和文件，其中許工具采用的是圖

56、形用戶界面。包括MATLAB 桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著MATLAB 的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級，MATLAB 的用戶界面也越來越精致，更加接近Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機交互性更強，操作更簡單。而且新版本的MATLAB 提供了完整的聯(lián)機查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運行，而且能夠

57、及時地報告出現(xiàn)的錯誤及進(jìn)行出錯原因分析。</p><p>　　（2）簡單易用的程序語言</p><p>　　MATLAB 一個高級的距陣/陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c。用戶可以在命令窗口中將輸入語句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫好一個較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序(M文件)后再一起運行。新版本的MATLAB語言是基于最為流行的C＋＋語言基礎(chǔ)上的，因此語法特征與

58、C＋＋語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數(shù)學(xué)表達(dá)式的書寫格式。使之更利于非計算機專業(yè)的科技人員使用。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強，這也是MATLAB 能夠深入到科學(xué)研究及工程計算各個領(lǐng)域的重要原因。</p><p>　　（3）強大的科學(xué)計算機數(shù)據(jù)處理能力</p><p>　　MATLAB是一個包含大量計算算法的集合。其擁有600多個工程中要用到的數(shù)學(xué)運算函數(shù)，可以方便的

59、實現(xiàn)用戶所需的各種計算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C 和C++ 。在計算要求相同的情況下，使用MATLAB 的編程工作量會大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡單最基本的函數(shù)到諸如距陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運算、傅立葉變

60、換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復(fù)數(shù)的各種運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。</p><p>　?。?）出色的圖形處理功能</p><p>　　MATLAB自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和距陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對圖形進(jìn)行標(biāo)注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動畫和表達(dá)式作圖?？捎糜诳茖W(xué)計算和工程

61、繪圖。新版本的MATLAB 對整個圖形處理功能作了很大的改進(jìn)和完善，使他不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB 同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的MATLAB還著重在圖形用戶界面（GU

62、I）的制作上作了很大的改善，對這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。</p><p>　?。?）應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱</p><p>　　MATLAB對許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強大的模塊集和工具箱。一般來說，他們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼。目前，MATLAB已經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)

63、采集、數(shù)據(jù)庫接口、概率統(tǒng)計、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、控制系統(tǒng)設(shè)計、LMI 控制、魯棒控制、模型預(yù)測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計、實時快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點仿真、DSP 與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。</p><p>　?。?）實用的程序接口和發(fā)布平臺</p>

64、;<p>　　新版本的MATLAB可以利用MATLAB編譯器和C/C++數(shù)學(xué)庫和圖形庫，將自己的MATLAB程序自動轉(zhuǎn)換為獨立于MATLAB 運行的C 和C++代碼。允許用戶編寫可以和MATLAB 進(jìn)行交互的C或C＋＋語言程序。另外，MATLAB網(wǎng)頁服務(wù)程序還容許在Web應(yīng)用中使用自己的MATLAB數(shù)學(xué)和圖形程序。</p><p>　　MATLAB 的一個重要特色就是他有一套程序擴展系統(tǒng)和一組稱之為

65、工具箱的特殊應(yīng)用子程序。工具箱是MATLAB 函數(shù)的子程序庫，每一個工具箱都是為某一類學(xué)科專業(yè)和應(yīng)用而定制的，主要包括信號處理、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應(yīng)用。</p><p>　?。?）應(yīng)用軟件開發(fā)（包括用戶界面）</p><p>　　在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個文件和圖形窗口；在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強大的圖形標(biāo)

66、注和處理功能，包括對性對起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向Excel和HDF5[15]。</p><p>　　3.3 MATLAB 7.0的圖形用戶界面</p><p>　　仿真過程利用MATLAB7.0的圖形用戶界面（簡稱GUI）設(shè)計。GUI是指人與計算機或計算機軟件之間的圖形化的互交方式。一個設(shè)計良好的GUI能夠極大的方便用戶操作。GUI是由窗口,按鍵，菜單，文字說明等對象構(gòu)成

67、的一個用戶界面。GUI的使用更易于圖形表現(xiàn)得多元化，用戶不需要一行一行的用程序來設(shè)定只用鼠標(biāo)選擇即可。在回調(diào)處理模式下，也可以用程序設(shè)計方式將各個相關(guān)的處理程序集成單一的處理系統(tǒng)。</p><p>　　由于要求不同設(shè)計出來的界面也就千差萬別。界面設(shè)計的評論標(biāo)準(zhǔn)卻沒有太大的變化。簡單說來，一個好的界面設(shè)計一般應(yīng)遵循以下三個原則：簡單性、一致性及習(xí)慣性。</p><p>　?。?）簡單性：設(shè)計

68、界面時應(yīng)力求簡潔、直接、清晰的體現(xiàn)界面的功能和特征。</p><p>　　（2）一致性：開發(fā)界面的風(fēng)格要保持一致，新設(shè)計的界面與原有的界面風(fēng)格也要相似，不要截然不同。</p><p>　　（3） 習(xí)慣性：設(shè)計界面時應(yīng)盡量使用人們所熟悉的標(biāo)志和符號。</p><p>　　GUI的制作包括界面設(shè)計和程序?qū)崿F(xiàn)，即GUI的一般制作步驟：</p><p&g

69、t;　　（1）分析界面所要求實現(xiàn)的主要功能。</p><p>　?。?）初步手繪界面草圖，并仔細(xì)審查草圖。</p><p>　?。?）上機制作（靜態(tài)）界面。</p><p>　　（4）編寫界面動態(tài)功能的程序，對功能進(jìn)行逐項檢查。</p><p>　　MATLAB提供的圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境是GUIDE(Graphical User Interf

70、ace Development Environment),它提供了一組豐富的圖形用戶界面創(chuàng)建工具?？梢岳肎UIDE對圖形用戶界面進(jìn)行布局和編程。</p><p>　　在MATLAB主窗口中，選擇“File---New”菜單命令，再選擇其中的“GUI”項。此時就進(jìn)入了GUIDE的開發(fā)環(huán)境。首先會彈出“GUIDE Quick Start”對話框，即GUI設(shè)計導(dǎo)向面板，如圖3.1所示</p><p

71、>　　圖3.1 “GUIDE Quick Start”對話框</p><p>　　點擊“Open Existing GUI”,之后單擊“OK”,便可得到如圖3.2所示的編輯界面。</p><p>　　圖3.2 編輯界面</p><p>　　4 火災(zāi)監(jiān)控與營救</p><p>　　本次畢設(shè)的任務(wù)是設(shè)計一個仿真軟件，監(jiān)測一個區(qū)域的火災(zāi)

72、情況和執(zhí)行火災(zāi)發(fā)生以后的救災(zāi)策略。</p><p>　　在區(qū)域中布置無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和具有滅火功能的機器人，監(jiān)測區(qū)中存在一些特殊的區(qū)域和障礙物。其中包括不能布置節(jié)點的區(qū)域，機器人節(jié)點不能通過的區(qū)域，阻礙網(wǎng)絡(luò)正常運行的區(qū)域等（下文稱為敵對區(qū)域或危險區(qū)域）。因此可以用一些安裝有特殊傳感器的動態(tài)節(jié)點，對被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的未知危險區(qū)域，進(jìn)行探測和標(biāo)識。例如：深坑，湖泊，機器人無法越過的溝道、裂縫或障礙物等，以保證機器人在執(zhí)行任

73、務(wù)的時候，降低其損壞概率。要求整個網(wǎng)絡(luò)可以實時監(jiān)測該區(qū)域的溫度、濕度、CO濃度和火源的產(chǎn)生，將這些信息匯聚到網(wǎng)關(guān)節(jié)點，再通過互聯(lián)網(wǎng)送到遠(yuǎn)程用戶節(jié)點進(jìn)行分析和預(yù)測。當(dāng)遠(yuǎn)端客戶端節(jié)點分析出網(wǎng)絡(luò)的某個區(qū)域有火災(zāi)發(fā)生的可能性，就可以對其重點的檢測；如果，當(dāng)網(wǎng)路中的節(jié)點感應(yīng)到有火源會引起火災(zāi)發(fā)生，就通過傳感器網(wǎng)絡(luò)通知機器人到發(fā)現(xiàn)火源的位置執(zhí)行撲救工作。在整個過程中最重要的就是要注意能量的高效，節(jié)點對網(wǎng)絡(luò)的檢測過程是一個長久的工作過程，需要協(xié)調(diào)好網(wǎng)

74、絡(luò)中傳感器節(jié)點的工作時間來節(jié)省能量。機器人在執(zhí)行任務(wù)的時候，由于攜帶了滅火裝置，還要移動到火災(zāi)的位置，所以在機器人行走的路徑上就要考慮能量問題。其火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu) </p><p>　　對于以上提出的任務(wù)，下面通過硬件和軟件兩方面進(jìn)行描述解決任務(wù)的方法。</p><p><b>　　4.1

75、硬件分析</b></p><p>　　本次設(shè)計主要是對火災(zāi)監(jiān)控實現(xiàn)仿真，對于硬件設(shè)計沒有很高的要求。本仿真實驗需要用到四種節(jié)點，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，搜索敵對區(qū)域或危險區(qū)域的節(jié)點和機器人節(jié)點，遠(yuǎn)端的用戶節(jié)點。下面對這四種節(jié)點基于硬件方面進(jìn)行簡單的分析。</p><p><b>　　傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點</b></p><p>　　一般的傳感器節(jié)

76、點采用ZigBee/IEEE802.15.4 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，具有低功耗、時延短、網(wǎng)絡(luò)容量大、安全可靠等優(yōu)點。</p><p>　　低功耗：低數(shù)據(jù)速率(250kbps) ，發(fā)射功率僅為1mW，所以功耗很低，信息的發(fā)射距離根據(jù)使用的處理芯片不同范圍可達(dá)到幾十米到一百米。獨特的節(jié)能管理(信標(biāo)喚醒/休眠)技術(shù)，空閑時節(jié)點進(jìn)入休眠狀態(tài)，可以提高網(wǎng)絡(luò)的能量高效。據(jù)估算，ZigBee設(shè)備僅靠兩節(jié)五號電池就可以維持長達(dá)6個月～2年左

77、右的使用時間。</p><p>　　時延短：通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短，典型的搜索設(shè)備的時延為30 ms，休眠激活的時延為15 ms，活動設(shè)備信道接人的時延為15 ms。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)容量大：一個星型結(jié)構(gòu)的ZigBee 網(wǎng)絡(luò)最多可以容納255 個設(shè)備包括254 個從設(shè)備和1 個主設(shè)備，一個區(qū)域內(nèi)最多可以同時存在100 個獨立而且互相重疊覆蓋的ZigBee網(wǎng)絡(luò)。<

78、;/p><p>　　安全可靠：采取了碰撞避免策略，避開了發(fā)送數(shù)據(jù)的競爭和沖突；采用完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式，每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息；還提供了基于循環(huán)冗余校驗的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能，支持鑒權(quán)和認(rèn)證。MC13192是FREESCALE公司推出的符合ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)的射頻芯片。其工作頻率是2.405～2.480 GHz，該頻帶劃分為16個信道，每個信道占用5 MHz的帶寬；采用直接序列擴頻的通信技術(shù)，數(shù)

79、據(jù)傳輸速率為250 kbps。MC13192具有一個優(yōu)化的數(shù)字核心，有助于降低MCU處理功率，縮短執(zhí)行周期。為了適應(yīng)低功耗的要求，芯片除了接收、發(fā)送和空閑3種工作狀態(tài)外，還有3種低功耗運行模式：①掉電模式，這種模式下芯片電流小于1μA；②睡眠模式，這種模式下電流在3μA左右；③休眠模式，這種模式下下電流約為35μA。芯片采用可編程功率輸出模式，發(fā)送功率為0～4 dBm，接收靈敏度可以達(dá)到92dBm，傳輸距離30～70 m。</p&

80、gt;<p>　　節(jié)點上還要安裝溫度，濕度，火焰?zhèn)鞲衅鳎辽倬哂?2位A/D模塊，還要可移動，因為節(jié)點的移動耗電量較大，為了保證節(jié)點的能量，建議數(shù)據(jù)采集和移動功能分別供電。這種節(jié)點移動的范圍不是很大，提供控制移動的電源在靜態(tài)時可以作為數(shù)據(jù)采集部分的備用電源。</p><p>　　搜索敵對區(qū)域或危險區(qū)域的節(jié)點</p><p>　　如果區(qū)域面積不是很大的情況，可以人為放置，也可以

81、用普通的傳感器節(jié)點代替。但是當(dāng)區(qū)域面積較大不方便人為工作的情況下，這種節(jié)點不僅要具有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點的要求外，由于要對敵對區(qū)域或危險區(qū)域進(jìn)行搜索，所以要具有很強的移動能力。所以要求其將數(shù)據(jù)采集和移動必須分別供電。這樣可以保證搜索節(jié)點到達(dá)具體位置后可以有足夠的能量進(jìn)行監(jiān)測區(qū)域。</p><p><b>　　機器人節(jié)點</b></p><p>　　機器人節(jié)點具有很強的

82、移動能力，因此與搜索敵對區(qū)域或危險區(qū)域的節(jié)點的要求很相似，將一個傳感器節(jié)點安裝到機器人上，接收網(wǎng)絡(luò)中傳遞的信息進(jìn)行融合轉(zhuǎn)發(fā)，在正常情況下機器人僅作為一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)的融合轉(zhuǎn)發(fā)工作，它的位置和剩余能量和整個網(wǎng)絡(luò)檢測的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)實時的發(fā)送到用戶節(jié)點，方便用戶對現(xiàn)場情況的監(jiān)測分析；當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生就由傳感器節(jié)點啟動機器人執(zhí)行滅火任務(wù)。由于要附載滅火設(shè)備，所以體積較大對能量的要求更高，建議用蓄電池或汽車的電瓶供電，為了方便移動最好用履帶式輪

83、胎。不一樣的是當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，它有滅火任務(wù)，為了找到最短的路徑到達(dá)火源，就要具有較強的數(shù)據(jù)處理的能力。</p><p><b>　　遠(yuǎn)端的用戶節(jié)點</b></p><p>　　遠(yuǎn)端得用戶節(jié)點就是監(jiān)測的終端，整個網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)都要通過互聯(lián)網(wǎng)送到用戶節(jié)點上進(jìn)行分析和監(jiān)督，也可以對網(wǎng)絡(luò)中的錯誤進(jìn)行糾正，維持網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常運行。它使用的是具有較強數(shù)據(jù)處理功能的工控機或PC 機[

84、16]。</p><p>　　4.2 軟件仿真算法功能詳述</p><p>　　4.2.1 仿真過程區(qū)域的設(shè)定</p><p>　　首先要確定一個監(jiān)測區(qū)域，該檢測區(qū)域由MATLAB的GUI中的axes坐標(biāo)控件來表示，至于監(jiān)測區(qū)域的面積就根據(jù)坐標(biāo)的標(biāo)尺的大小確定，在此過程中我們選定的是X[0 1000]，Y[0 1000]，選定的這個正方形的坐標(biāo)區(qū)域來表示實驗要檢

85、測的區(qū)域。其監(jiān)測區(qū)域仿真圖如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 監(jiān)測區(qū)域</p><p>　　該仿真軟件主要有“布置界面” 和“具體功能”兩大功能菜單，如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 功能菜單的內(nèi)容</p><p>　　點擊“布置界面”功能菜單中的“布置敵對域或危險域”來布置敵對域或危險域。如圖4.4所示，圖中藍(lán)

86、色不規(guī)則區(qū)域代表檢測區(qū)域內(nèi)的危險區(qū)域或敵對區(qū)域，當(dāng)傳感器節(jié)點落在該區(qū)域就無法正常工作，機器人節(jié)點在該區(qū)域不能通行，所以就需要對檢測區(qū)域內(nèi)的這種類型區(qū)域進(jìn)行搜索并標(biāo)識，以便提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。該藍(lán)色區(qū)域是通過布置界面菜單中的布置敵對域或危險域子菜單來進(jìn)行設(shè)置的，通過在區(qū)域中描點之后點擊右鍵來確定危險區(qū)域的大小和形狀。</p><p>　　圖4.4 描繪的有障礙物的監(jiān)測區(qū)域</p><p>　　

87、4.2.2 選定區(qū)域內(nèi)確定危險區(qū)域和敵對區(qū)域</p><p>　　小范圍的危險區(qū)域或敵對區(qū)域可以通過人工標(biāo)示，如果區(qū)域內(nèi)部障礙物較大或者是未知。比如在區(qū)域內(nèi)部有一塊湖泊，很顯然機器人節(jié)點和傳感器節(jié)點是無法通過這個湖泊的，所以我們要對這種的危險區(qū)域進(jìn)行搜索并標(biāo)識，以免機器人和傳感器節(jié)點在執(zhí)行任務(wù)的時候進(jìn)入危險區(qū)域。當(dāng)安裝人員不方便進(jìn)入到區(qū)域中進(jìn)行危險區(qū)域或敵對區(qū)域的標(biāo)識時候，我們就可以選擇安裝有檢測危險存在的傳感

88、器的移動節(jié)點，讓它在被測區(qū)域中去搜索危險區(qū)域或敵對區(qū)域。當(dāng)移動節(jié)點發(fā)現(xiàn)危險區(qū)域就停止在那里進(jìn)行標(biāo)識，用多個節(jié)點就可以確定出該區(qū)域的大體形狀和面積，并將位置信息傳送到用戶監(jiān)測終端，用戶節(jié)點就可以了解危險區(qū)域的位置和形狀。這樣當(dāng)機器人和傳感器節(jié)點移動的時候就可以避開這些危險區(qū)域和敵對區(qū)域完成任務(wù)。</p><p>　　從區(qū)域的邊緣選定一個位置向區(qū)域內(nèi)放入搜索移動節(jié)點，讓搜索節(jié)點按照一定的軌跡在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行搜索，在算法中

89、我們選擇的是按照正弦曲線的軌跡規(guī)律進(jìn)行搜索。如圖4.5所示。</p><p>　　圖4.5 搜索危險區(qū)域節(jié)點的正弦移動軌跡</p><p>　　當(dāng)節(jié)點按照這樣的軌跡搜索，當(dāng)發(fā)現(xiàn)危險區(qū)域就停下來進(jìn)行標(biāo)識。這樣該節(jié)點即可以通知其他傳感器節(jié)點和機器人節(jié)點這里是危險區(qū)域不能靠近，也可以當(dāng)作一個傳感器節(jié)點進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的采集。</p><p>　　假設(shè)選定檢測區(qū)域內(nèi)存在一個障礙

90、物，如圖4.6所示，設(shè)定一種算法怎么樣才能將這個障礙物的形狀在沒有人參與的情況下由節(jié)點搜索下來。從區(qū)域的邊緣選定一個位置向區(qū)域內(nèi)放入搜索移動節(jié)點，讓搜索節(jié)點按照一定的軌跡在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行搜索，在算法中我選擇的是按照正弦曲線的軌跡規(guī)律進(jìn)行搜索。如圖4.5所示，搜索節(jié)點從坐標(biāo)的原點出發(fā)，沿式4.1所示的軌跡進(jìn)行搜索。還可以看出正弦曲線的周期為100,這樣是考慮到節(jié)點的發(fā)射能力的限制，為了方便計算，在這個軟件仿真過程中所有傳感器節(jié)點和搜索節(jié)點的發(fā)

91、射距離假定為100米。</p><p>　　X? [0,1000]</p><p>　　Y=500* Sin (2ΠX/100-Π/ 2) +500 （式4.1）</p><p>　　當(dāng)?shù)谝粋€節(jié)點按照這樣的軌跡搜索，當(dāng)發(fā)現(xiàn)危險區(qū)域就停下來進(jìn)行標(biāo)識。這樣該節(jié)點即可以通知其他傳感器節(jié)點和機器人節(jié)點這里是危險區(qū)域不能靠近，也可以當(dāng)作一個傳感器節(jié)點進(jìn)

92、行信息數(shù)據(jù)的采集。這樣在第一個點的基礎(chǔ)上，第二個點還是沿第一個搜索節(jié)點的軌跡開始搜索，由于路徑?jīng)]變，其必然會遇到第一個搜索節(jié)點，當(dāng)它們相遇后，假設(shè)它相遇點的X軸坐標(biāo)為a1，在X> a 1的范圍內(nèi)以X< a 1的正弦曲線已X= a 1為對稱軸的曲線繼續(xù)搜索，此時的移動軌跡公式為式4.2所示。同理當(dāng)?shù)诙€搜索節(jié)點發(fā)現(xiàn)危險區(qū)域后也停下來進(jìn)行標(biāo)識。如圖4.6中紫色線所示：</p><p>　　X? [a 1,

93、1000]</p><p>　　Y=500* Sin (2Π（a 1-X）/100-Π/ 2) +500 （式4.2）</p><p>　　圖4.6 單方向搜索危險區(qū)域的搜索結(jié)果</p><p>　　第三個搜索節(jié)點在X? [0, a1] 同樣還是按照公式4.1 的軌跡進(jìn)行搜索，當(dāng)與第一個搜索節(jié)點相遇后，在X? [a1 , a2] 立即按照第二個搜索節(jié)點

94、的公式4.2軌跡搜索，當(dāng)與第二個搜索節(jié)點相遇，假設(shè)它相遇點的X 軸坐標(biāo)為a2 ，在X> a2 的范圍內(nèi)以X? [a1 , a2] 的正弦曲線已X= a2 為對稱軸的曲線繼續(xù)搜索，此時的移動軌跡公式為式4.3 所示。如圖4.6中綠色線所示：</p><p>　　X? [a2,1000]</p><p>　　Y=500* Sin (2Π（2 a2-2a 1-X）/100-Π/ 2) +5

95、00 （式4.3）</p><p>　　同理，可以總結(jié)分析出之后的搜索節(jié)點均類似搜索。</p><p>　　最終危險區(qū)域的搜索結(jié)果如圖4.7所示</p><p>　　圖4.7 危險區(qū)域的搜索結(jié)果</p><p>　　4.2.3 布置傳感器節(jié)點</p><p>　　布置的傳感器節(jié)點使用的是可移動的節(jié)點，對

96、于這種可移動節(jié)點在區(qū)域內(nèi)布置無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也比較靈活。當(dāng)區(qū)域較小的時候，可以通過人為放置靜態(tài)節(jié)點完成網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置；因為我們選定的傳感器節(jié)點本身具有移動的能力所以就不需要人為的區(qū)放置每一個節(jié)點。當(dāng)對于面積較大內(nèi)部地形未知區(qū)域也不方便人為放置的情況下，可以采用飛機投撒節(jié)點的方式。這樣就要作一些前提準(zhǔn)備工作。首先，要根據(jù)投撒的傳感器節(jié)點的發(fā)射距離和區(qū)域的大小，計算出要覆蓋整個監(jiān)測區(qū)域需要多少節(jié)點；然后，再根據(jù)對監(jiān)測區(qū)域邊緣GPS定位的坐標(biāo)，計算

97、出區(qū)域內(nèi)的關(guān)鍵位置，所謂關(guān)鍵位置就是在這些位置上布置節(jié)點來覆蓋網(wǎng)絡(luò)，并且滿足用最少數(shù)量的節(jié)點能覆蓋整個網(wǎng)絡(luò)的位置。關(guān)鍵位置不宜過密，前面假設(shè)傳感器節(jié)點的發(fā)射距離是100 米，如果關(guān)鍵位置之間的距離選擇10 米，這樣就會需要很多的節(jié)點長期處于工作狀態(tài)，即消耗了網(wǎng)絡(luò)的能量又需要投入大量的節(jié)點增加了成本，所以在確定關(guān)鍵位置的時候要以用最少的節(jié)點覆蓋最大的區(qū)域面積為目標(biāo)，一般關(guān)鍵節(jié)點之間的距離大概稍小于節(jié)點的發(fā)射距離。當(dāng)傳感器節(jié)點的發(fā)射距離是1

98、00米時，關(guān)鍵的位置之間的距離定在70-80之間較好。不滿足這個要求采集的信息就</p><p>　　為了保證網(wǎng)絡(luò)的正常工作所以也要注意投撒傳感器節(jié)點的數(shù)量。節(jié)點太少就不能覆蓋整個網(wǎng)絡(luò)，會有盲區(qū)；但是節(jié)點過多會增加網(wǎng)絡(luò)的成本。當(dāng)節(jié)點個數(shù)最少等于預(yù)設(shè)關(guān)鍵點個數(shù)的時候能保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個區(qū)域，可以正常工作。投撒的節(jié)點數(shù)越多越好。但是，節(jié)點本身的造價雖然不是很高，個數(shù)太多的話增加了網(wǎng)絡(luò)的成本，為了兼顧折中對于傳感器節(jié)點的

99、數(shù)量可以選擇設(shè)定位置個數(shù)的2到3倍的節(jié)點數(shù)，多于出的節(jié)點可以輔助預(yù)定位置的節(jié)點，增強網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可靠性。點擊“布置界面”中的“布置節(jié)點”。出現(xiàn)如圖4.8所示的界面，本次設(shè)計該區(qū)域布置200個節(jié)點。</p><p>　　圖 4.8 布置節(jié)點</p><p>　　如圖4.9，圖中紅色的‘*’表示投撒的傳感器節(jié)點。為飛機隨機投撒的傳感器節(jié)點，飛機投撒可能會使一些節(jié)點損壞，如圖4.9所示，落在危

100、險區(qū)域內(nèi)的節(jié)點不能在正常工作。</p><p>　　圖4.9 監(jiān)測區(qū)域中投撒一定數(shù)量的傳感器節(jié)點</p><p>　　4.2.4 傳感器節(jié)點自動組網(wǎng)</p><p>　　在自動組織網(wǎng)絡(luò)的環(huán)節(jié)中，為了減少區(qū)域內(nèi)節(jié)點在移動過程中的能耗，需要在節(jié)點內(nèi)部設(shè)定一定的算法。算法的基本思想就是要在傳感器節(jié)點自動組網(wǎng)的時候進(jìn)行一定的計算。由于每個節(jié)點的數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)存放好預(yù)定的關(guān)鍵

101、位置的地理經(jīng)緯度坐標(biāo)，在本仿真過程中預(yù)定的關(guān)鍵位置取坐標(biāo)中網(wǎng)格的交點一共81個，如圖4.10所示：預(yù)定的關(guān)鍵位置的數(shù)量要根據(jù)區(qū)域的大小和傳感器節(jié)點發(fā)射功率（信息的發(fā)射距離）來確定。按照前文仿真的說明，選擇坐標(biāo)的網(wǎng)格的交點作為預(yù)設(shè)關(guān)鍵點，節(jié)點數(shù)量是關(guān)鍵位置2 到3 倍。投撒后每個節(jié)點計算自己當(dāng)前的地理經(jīng)緯度坐標(biāo)離哪個預(yù)定位置最近，結(jié)果對于每一個預(yù)定位置有的可能會有若干節(jié)點，也許有的預(yù)定位置沒有符合要求的節(jié)點。對于一個有若干節(jié)點的位置選擇出

102、距離最近的傳感器節(jié)點，讓其移動到這個預(yù)定位置上，該節(jié)點脫離自組網(wǎng)的計算，開始進(jìn)行溫度濕度的數(shù)據(jù)采集工作。而其他的節(jié)點當(dāng)發(fā)現(xiàn)距離自己最近的位置被占后，重新計算自己當(dāng)前的位置離那個沒有節(jié)點被占的預(yù)定位置最近，再重新執(zhí)行距離判斷，直到所有的預(yù)定關(guān)鍵位置都分配有傳感器節(jié)點的時候，所有正常的節(jié)點發(fā)布自己的地理經(jīng)緯度坐標(biāo)向整個網(wǎng)絡(luò)，更新網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的位置數(shù)據(jù)庫，此時自動組網(wǎng)完</p><p>　　圖4.10 傳感器節(jié)點自動組網(wǎng)

103、后的分布</p><p>　　如圖4.11所示，距離預(yù)定位置最近的傳感器節(jié)點移動到該預(yù)定位置。圖中變暗的‘*’表示進(jìn)入休眠狀態(tài)的傳感器節(jié)點。</p><p>　　圖4.11 節(jié)點移動示意圖</p><p>　　4.2.5 機器人的路徑搜索</p><p>　　在網(wǎng)絡(luò)中的機器人的位置是預(yù)先放置好的，但是沒有位置的限定。從前面對機器人節(jié)點的介

104、紹可知，機器人可以有多種選擇：由于考慮到行走問題，本身機器人身上安裝有滅火設(shè)備，自身重量較大，如果區(qū)域的路面不平整，履帶輪式機器人較為適合。如果我們選擇履帶輪式行走消防機器人進(jìn)行改裝，將網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點安裝到機器人上，并且機器人在無火災(zāi)的時候是不工作的，當(dāng)安裝在上面的節(jié)點接收到有火災(zāi)的信息時，啟動機器人根據(jù)搜索的路徑到達(dá)火源去執(zhí)行任務(wù)。</p><p>　　機器人是救火任務(wù)的主要執(zhí)行者，自身還帶有傳感器節(jié)點的功