[发明专利]无线传感器网络算法测试系统及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络算法测试系统和测试方法，尤其涉及一种节点与上位机之间通过有线连接方式的无线传感器网络算法测试系统和测试方法。

背景技术

无线传感器网络综合了传感器技术、微电子技术、计算机软件技术、计算机网络技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地实时感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布给观察者。无线传感器网络可以应用于国防军事、环境科学、医疗卫生、反恐抗灾等诸多领域，它的出现是信息感知和采集领域的一场革命，引起了世界上许多国家的军事部门、工业界和学术界的极大关注。

CAN(Controller Area Network)即控制器局域网络，最初为汽车、控制系统而设计的，现在在过程工业、机械工业、机器人等工业领域广泛应用。CAN总线采用载波侦听多路访问/避免碰撞(Carrier SenseMultiple Access/Collision Avoidance-CSMA/CA)的介质访问的控制方式，又称为非破坏性仲裁的CSMA/CD，实质上CAN总线采用CSMA/CD协议并引用非破坏性仲裁机制解决了媒体的共享问题。与一般的通讯总线相比，CAN总线的数据通讯具有突出的可靠性、实时性和灵活性，其特点概括如下：

(1)CAN总线为多主方式工作，网络上的任意一个节点可在任意时刻主动的向网络的其它节点发送信息，而不分主从，通讯方式灵活，且无须占地址等节点信息。

(2)CAN总线节点可以分成不同的优先级，可满足不同实时要求。

(3)CAN总线采用非破坏性总线仲裁机制，当多个节点同时向总线上发送信息时，优先级较低的节点会主动的退出发送，而高优先级的节点可以不受影响的继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间，尤其是在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪的情况。

(4)CAN总线只需报文滤波即可实现点对点、一点到多点及全局广播等几种方式的传送接收数据，无需专门的“调度”。

(5)CAN总线最高通讯速率为1Mbps，最多可支持到110个节点。

(6)CAN总线采用帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有较好的检错效果。

(7)CAN总线每帧信息都有CRC校验及其它检错措施，保证了数据出错率极低。

(8)CAN总线上的节点在错误严重的情况下具有自动关闭的输出功能，以使总线上其它节点的操作不受影响。

CAN控制器工作于多主方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权通过竞争向总线发送数据，并具有一套完整有效的冲突避让和容错机制，能够实现节点间的可靠通信。通过对CAN控制器中的验收滤波器的操作，可以方便的变更节点间的连接关系。

无线传感器网络由多个节点组成，需要多个节点的协同工作，属于分布式系统，它们程序调试本身就具有一定的难度，无线传感器网络的通讯介质属于无线介质，存在着介质访问冲突、无线信道干扰、单向链路等一些不稳定的因素，网络物理拓扑不易控制。无线传感器网络算法评估方法及测试系统可以更加有效测试无线传感器网络的算法性能。传统的软件仿真方法由于很难模拟真实的物理环境，因此借助软件仿真来评估无线网络算法与实际情况有较大误差。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一个较为接近真实环境的测试系统；本发明的另外一个目的在于提供一种无线传感器网络算法评估方法。

为了实现本发明目的，本发明提供的无线传感器网络算法测试系统包括：

一台上位机，若干无线传感器仿真节点；节点通过有线连接方式与上位机通信，所采用的有线通信可以是CAN总线、以太网等具有共享介质访问控制机制的串行通信方式。

上述传感器仿真节点包括：

中央处理器，采用计算能力比较强大的单片机，通过运行嵌入式操作系统实现对所有电路和应用程序的管理；

有线和无线通信接口，用来对两种通信模式下的运行情况进行仿真、测量和分析；

用户接口，包括状态开关、LED状态指示、在线程序升级(ISP)和复位开关，该用户接口可以方便用户完成仿真节点的状态设置并实时掌握仿真节点的运行状态；

程序存储器，用于存储无线传感器网络仿真算法程序和各功能电路的控制程序；

数据存储器，用于存储仿真节点在仿真过程中的运行数据；

串行通信接口，用户可以通过串行数据接口获得仿真节点运行过程中的实时调试信息，可以提供仿真节点的基本运行数据；

数据采集模块，仿真节点可以模拟实际应用要求采集部分模拟量信息，包括：光强、声音等；