[发明专利]支持无线传感器网络现场开发和调试的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络的支持系统，尤其是涉及一种支持无线传感器网络现场开发和调试的系统。

背景技术

WSN(Wireless Sensor Network，无线传感器网络)是由一组分布在设定位置的多个传感器节点以无线自组织网络的方式构成的面向任务的无线网络，它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种领域技术，通过各类微型传感器对目标信息进行实时监测，由嵌入式计算资源对信息进行处理，并通过无线通信网络将信息传送至远程用户端。WSN具有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和实用价值。

然而，WSN本质上是一种资源受限的分布式系统：无线自主的传感器节点被设置在各种物理环境中，相互协作分工，完成数据采集、处理和传输的功能，但这些传感器节点的大量能量和带宽都为极其有限。从微观角度看，传感器节点的状态的获取难度远远大于普通的网络节点，从宏观角度看，网络的运行状况和性能也比一般网络难以度量和分析，这就给WSN的开发、调试和本身在应用现场的部署带来了极大的困难。

目前，WSN的开发和调试主要依靠网络软件模拟的方法。网络模拟软件可以进行大规模的网络运行仿真，并易于调试，但由于难以模拟真实的物理环境和无线信道特性，且模拟软件都使用了简化的模型，使得实际运行效果与仿真结果往往有很大差别，导致WSN返工甚至失败。

随着研究和应用的深入，WSN研究者们认识到，通过使用真实的WSN节点建立网络测试床(testbed)，则可以在较为真实的环境中验证和测试网络的协议和算法，避免了因模型简化导致的理论误差。因此，近年来，网络测试床越来越为WSN研究者们所关注，一些著名的大学和研究机构纷纷建立了相应的软硬件设施，其中最有代表性的是哈佛大学的MoteLab、俄亥俄州立大学的Kansei和加利福尼亚大学洛杉矶分校的Emstar。

MoteLab由多个部署在办公室环境的WSN节点组成，所有节点通过串口-以太网口转接板接入局域网，进而与服务器相连；服务器通过以太网对节点进行重编程以及收集实验数据，并对外以Web的方式提供了试验任务管理、日程调度和用户访问控制等功能，使得多个用户可以共享该网络测试床。Kansei由静止网络、便携网络和移动网络三部分组成；便携网络用于部署到实际环境中进行数据采集，采集的数据通过以太网发送至Kansei的软件平台Director上，在软件平台Director中先对数据建立基于物理参数特性的模型，再通过概率插值等方法将数据扩展到静止网络和移动网络中，进行混合模拟实验。Emstar本质上是一个混合平台，它将各个传感器节点用串口线连接到仿真服务器上，每个传感器节点对应仿真服务器上的一个仿真节点，进行网络仿真时，仿真节点之间的通信仍然通过真实的传感器节点进行。

MoteLab提供了较为便利的程序更新和数据收集，在一定程度上提高了传感器网络的开发效率，然而，它对无线传感器网络调试的支持基本为零，数据整理和分析的绝大部分工作仍然需要用户自己去完成；Kansei的便携网络提供了获取现场数据的手段，但不支持现场调试，其在静止网络和移动网络上实施的插值方法也会给网络实验带来误差；Emstar的混合特性提供了较好的调试支持，但是其调试功能主要依赖于网络仿真环境，真实度有限。此外，上述网络测试床系统均以有线方式将WSN节点相连，因此只能安装在实验室环境中，与最终的应用环境还是有相当差异，并且规模也很难进一步扩展大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种真实度高，且支持真实的物理环境和无线信道特性的无线传感器网络现场开发和调试的系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种支持无线传感器网络现场开发和调试的系统，该系统包括调试服务器、客户端运行平台、多个用于采集传感数据的目标节点以及多个与所述的目标节点连接的调试节点，所述的目标节点以自组织网络的方式组成目标网络，所述的调试节点以无线技术组成调试网络，所述的调试网络通过网关节点与所述的调试服务器连接，所述的客户端运行平台以IP(Internet Protocol，Internet协议)网络或其他通信网络与所述的调试服务器通信交互。

所述的无线技术为蓝牙技术或WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)技术。