基于ARM智能停車場管理系統(tǒng)的設計項目申報表

1、 . . . 湘 南 學 院大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃項目申 報 表系 部 名稱 物理與電子信息工程系 項目名稱 基于ARM智能停車場管理系統(tǒng)的設計 項目負責人 曾飛 聯(lián) 系 電 話 電 子 郵 件wang00dz126.導 師 姓 名 王煥友 王龍 _ 導 師 職 稱 副教授 講師 填 寫 日 期 2011-4-20 湘南學院教務處制項目名稱基于ARM智能停車場管理系統(tǒng)的設計項目主持人曾飛學號8性別男專業(yè)名稱應用物理年級08級班級1班項目組其他成員學生性別系(部)名稱專業(yè)年級聯(lián)系合作者簽名肖偉男物電系電子信息科學與技術08唐群男物電系應用物理08肖云路男物電系電子信息科學與技術08王永

2、智男物電系電子信息科學與技術09袁兵男物電系電子信息科學與技術09指導教師情況王煥友性別男民族漢出生年月1966.10職稱副教授專業(yè)材料物理與化學研究方向半導體發(fā)光二極管手機E-mailwhycs163.指導老師簽名王龍性別男民族漢出生年月1976.9職稱講師專業(yè)電子與通信工程研究方向電子系統(tǒng)與專用集成電路手機E-mailWang00dz126.指導老師簽名一、前期工作基礎本項目于2010年4月起動，經過項目組成員一年的前期研究，取得了如下進展和成果：1、開發(fā)環(huán)境在ARM板上搭建成功。絕大多數(shù)的PC系統(tǒng)軟件開發(fā)多是native方式進行的，即本機開發(fā)，調試，本機運行的方式。但這種方式不適合于嵌入

3、式系統(tǒng)的軟件開發(fā)，因為對于嵌入系統(tǒng)的軟件的開發(fā)而言，沒有足夠的資源在本機(即arm板上的系統(tǒng))運行開發(fā)工具和調試工具。通常的嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)采用一種交叉編譯調試的方式。交叉編譯調試環(huán)境的建立在PC機上。開發(fā)環(huán)境的搭建包括：交叉編譯器的安裝 ，nfs服務器的配置。 圖中網(wǎng)線用于NFS服務的網(wǎng)絡連接，串口線用于顯示編譯和運行的調試信息2、Sqlite數(shù)據(jù)庫成功移植SQLite是一個開源的嵌入式關系數(shù)據(jù)庫，它在2000年由D. Richard Hipp發(fā)布，它的減少應用程序管理數(shù)據(jù)的開銷，SQLite可移植性好，很容易使用，很小，高效而且可靠。SQLite嵌入到使用它的應用程序中，它們共用一樣的

4、進程空間，而不是單獨的一個進程。從外部看，它并不像一個RDBMS，但在進程部，它卻是完整的，自包含的數(shù)據(jù)庫引擎。 由于SQLite具有這些優(yōu)勢，很適合嵌入式系統(tǒng)。a.配置Makefile：./configure -host=arm-linux -prefix=你要安裝的路徑 -disable-tcl -disable- -disable-readline TLIBS =“-ldl -lpthread” b.編譯安裝 Makemake install利用MiniGUI制作了可視化數(shù)據(jù)庫編輯器如下圖：將SQLite的庫和頭文件拷貝到編譯器的環(huán)境變量目錄中，便可以編譯含SQLite API的程序了。

5、3. 利用qt編程增加了linux版本的DNW下載工具功能在arm開發(fā)中燒寫程序到Flash的一般做法是用windowns xp系統(tǒng)的dnw.exe程序，然而做linux系統(tǒng)的開發(fā)轉而又跑到windown xp系統(tǒng)下去下載一個程序，確實是一件很費力的事，勢必降低開發(fā)效率。Xdnw就是一個運行在linux環(huán)境下用于燒寫flash的小軟件。Xdnw是由arm社區(qū)發(fā)布的，由我們修復了其中的一個重要錯誤(不能重復燒寫flash)。用xdnw燒寫程序到flash4. Tslib的成功移植，并嵌入到系統(tǒng)中作為可移動終端，觸摸屏是最好的與移動終端交互的方式，而在采用觸摸屏的移動終端中，觸摸屏性能的調試是個重

6、要問題之一，因為電磁噪聲的緣故，觸摸屏容易存在點擊不準確、有抖動等問題。 Tslib是一個開源的程序，能夠為觸摸屏驅動獲得的采樣提供諸如濾波、去抖、校準等功能，因此tslib移植到arm系統(tǒng)上是一個重點。下面圖示了移植tslib的步驟：Tslib的編譯過程以下是運行觸摸屏校驗程序:5.成功制作了系統(tǒng)人機交互界面一個好的平臺需要有可交互的界面，Qt和minigui是開發(fā)arm系統(tǒng)界面的比較流行的開發(fā)環(huán)境。用他們的好處是：1.兩者都是開源軟件，用于做開發(fā)不需要大量的技術支持（因為只要有問題，可以查找源代碼2.兩者都是免費的。3. 在網(wǎng)絡上可以找到大量的資源它們的區(qū)別在于，Qt是用c+語言開發(fā)面向對

7、象編程，對于圖形界面開發(fā)更方便；minigui是用c語言開發(fā)，對于arm系統(tǒng)而言更能節(jié)省cpu資源。以下是我們用Qt做的幾個小應用界面：文本編輯器 一個小桌面管理系統(tǒng) 文件瀏覽器 數(shù)表處理軟件6. 改進了MiniGUI的輸入法窗口，增加了虛擬鍵盤功能嵌入式設備的鍵盤簡單化導致輸入帶來了不方便而MiniGUI并沒有自身的攜帶虛擬鍵盤使得MiniGUI程序帶來了接口不友善的弱勢，為此我們特意研究了MiniGUI1.3.3版本的輸入法窗口，并特意定制了含虛擬鍵盤的輸入法窗口大大提高了人機接口的方便性，如下圖：7.成功移植linux 2.6.38核到arm開發(fā)板linux核一直在改進中，他揉和了最新的

8、技術，凝聚了全球自由軟件者的心血，為人們提供了一個良好穩(wěn)定，技術跟進，透明的安全系統(tǒng)，為此要使用最新的技術，和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，核移植是不可缺少的步驟：由于自由軟件社區(qū)的支持大部分平臺都可以容易的移植下來，但是由于存與外圍設備的不同，一些細節(jié)還是需要自己修改。a.建立自己的目標平臺;b.設定自己的機器碼;c.修改時鐘頻率；d.建立Nand分區(qū)表信息（static struct mtd_partition XXX_default_nand_part）e.移植yaffs文件系統(tǒng)，或者直接使用核默認支持的jaffs文件系統(tǒng)，前者更適合性能差的flash嵌入式設備中。f.移植或添加與自己目標平臺相關的驅動

9、但修改卻出現(xiàn)了問題： 1.由于2.6.38放棄了舊的信號量定義方法，所以在移植一些驅動的時候會有錯誤：舊的方式：DECLARE_MUTEX(name)；/定義name信號量，并且賦初值為1.新的方式：DEFINE_SEMAPHORE(name)；2.由于2.6.38中#define EV_VERSION0x010001 相對與舊的#define EV_VERSION0x010000的改變導致了利用TSLib的觸摸屏無法使用，解決辦法：將上面版本號改為舊的就可以了。c.bootlaoder 無法傳遞參數(shù)給核：解決辦法：將linux2.6.38arch/arm/kernel/setup.c文件中的

10、 void _init setup_arch(char *cmdline_p)函數(shù)里#if defined(CONFIG_DEPRECATED_PARAM_STRUCT)和#endif注釋掉。8前期小作品展示1ARM與MSP430通過nRF905無線通信 2. 制作了互聯(lián)網(wǎng)飲水機利用了MiniGUI和網(wǎng)絡編程以與驅動編程實現(xiàn)了遠距離控制家里的飲水機，并且與時將信息反饋給發(fā)送者。如下圖：二、項目立論依據(jù)1、 項目研究的目的和意義隨著經濟的發(fā)展，人們的生活水平也越來越高，汽車正逐漸走進尋常百姓家。交通工具方便了人們的生活，但車輛的日益增加，在某種程度上也給生活帶來了諸多的不便，造成了一些負面的社會

11、影響，如汽車尾氣對環(huán)境的污染、車輛的存放安全、停車困難等。尤其像繁華地帶的商業(yè)購物區(qū)、大型醫(yī)院、商務辦公寫字樓等場所。停車場面積大，車位多，但往往在停車場存在種種不理想的現(xiàn)狀：找車位難、費時費力，停車場空氣污濁，出來時找不到自己的車等。造成這種現(xiàn)狀的原因一是車輛的增多，再就是停車場管理系統(tǒng)不完善。近幾年，我國停車場自動管理技術已逐漸走向成熟，停車場管理系統(tǒng)向大型化、復雜化和高科技化方向發(fā)展，并作為樓宇自控系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)實現(xiàn)與計算機網(wǎng)絡相聯(lián)，使管理人員在遠距離就能方便地實現(xiàn)智能化監(jiān)控與管理，從而在很大程度上減輕了停車問題帶來的壓力。停車場管理的好與壞，不僅會影響到企業(yè)或公司的形象，長遠來講也會

12、影響到企業(yè)、公司的社會效益與經濟效益。因此，對于大型停車場而言，打造智能管理系統(tǒng)就顯得尤為重要。由大量集成了處理器、存儲器和無線通信能力的傳感器節(jié)點組成的具有動態(tài)拓撲結構的自組織網(wǎng)絡稱為無線傳感器網(wǎng)絡。無線傳感器網(wǎng)絡可以實現(xiàn)長距離無線通信和短距離無線通信模式的無縫連接，實現(xiàn)停車場信息的遠程自動采集，將被測對象的各種參量通過各種傳感元件做適當轉換后，再經信號調理、采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E，最后送到控制器進行數(shù)據(jù)處理或存儲。無線傳感器網(wǎng)絡由于其自身組網(wǎng)方便、適應性強、成本低等特點，可以廣泛應用在停車場信息采集、停車場設備的智能化控制等各個生產環(huán)節(jié)，對今后智能停車場的發(fā)展將起到重要的支撐作用，具

13、有重要的社會和經濟意義。所以設計一種基于ARM智能停車場管理系統(tǒng)，能有效的防止盜車，提高服務質量；提高工作效率，減少人工工作量，降低人工成本；智能停車場管理系統(tǒng)采用圖形人機界面操作方式，具有操作簡單、使用方便、功能先進等優(yōu)點，車場使用者可以在最短的時間進入或離開停車場，以提高車庫管理質量，取得高的經濟效益和良好的社會效益。本系統(tǒng)分為信息采集，信息傳輸，數(shù)據(jù)庫的構建和數(shù)據(jù)信息的處理四大部分。系統(tǒng)構成圖如下圖所示。其主控系統(tǒng)為嵌入式系統(tǒng)，采用ARM9 S3C2440處理器與Linux操作系統(tǒng)，具有通信網(wǎng)絡、通用外設接口，能對其中設備進行控制管理。部網(wǎng)絡采用短距離、低功率無線通信技術，結合傳感器對停

14、車場信息進行采集和傳輸。在此基礎上開發(fā)出嵌入式數(shù)據(jù)庫，存儲采集信息，使用數(shù)據(jù)庫管理軟件對數(shù)據(jù)庫進行管理。具體實現(xiàn)功能：(1）停車場信息的采集：從分散各地的停車場管理系統(tǒng)實時地采集停車場基本信息和車位資源現(xiàn)狀數(shù)據(jù)并進行轉換處理。(2）停車場信息傳輸：從各停車場采集來的信息合理地向各地各種類型的電子屏、Internet或其他終端用戶發(fā)布出去，引導司機在最近的可用停車場泊車。(3）停車場管理控制：負責對采集的信息、系統(tǒng)網(wǎng)絡反饋信息進行比較分析，并對系統(tǒng)出現(xiàn)的問題提出合理地解決方案。 (4） 數(shù)據(jù)庫設計：統(tǒng)一保存子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)上位機處理邏輯和收發(fā)存儲邏輯。2國外研究現(xiàn)狀停車問題是一種社會環(huán)境問題，

15、是城市發(fā)展過程中客觀出現(xiàn)的社會現(xiàn)象。我國智能停車場的應用與研究正處于起步階段，智能停車場行業(yè)在我國還是新興行業(yè)，建設的數(shù)量遠遠不足，規(guī)模也不大，大型的主要靠進口，小型的應用還不廣泛，綜合國外市場的需求，可以斷定擁有高技術含量、高附加值、采用無線傳感技術的智能停車場具有廣闊的市場前景。停車場不僅僅停放小型汽車，隨著不斷改進，智能停車場的載車型也向大型、重型車輛發(fā)展，在日本正在設計開發(fā)可以停放載重汽車、大客車的智能停車場，還有專門為家庭設計制造的家用型停車場，另外還有的停車場實現(xiàn)了無人化管理。停車產業(yè)正向多元化方向發(fā)展，其停車場技術不單單是純粹的機械設備，它還包含了當今建筑、機械、電子、液壓、光學

16、、磁控和計算機技術等領域的大量先進技術。無線傳感網(wǎng)技術日臻完善，如汽車出入聲光引導和定位、汽車尺寸和重量自動識別、限速保護與多重機構互鎖、停車泊位自動跟蹤、鏈繩長度超圍報警和彈性變形自動補償、汽車安全檢測、自動消防滅火等。停車場的控制正向智能化方向發(fā)展，一些新技術正在迅速進入該領域，如物聯(lián)網(wǎng)、變頻技術、全電腦(多微機)控制系統(tǒng)、傳感技術、光纖通訊技術、垂直提升和水平平移機構、IC卡的防偽技術、機電安全裝置系統(tǒng)、防火防盜系統(tǒng)、停電與電源故障的排除與處理系統(tǒng)等。對于全電腦自動控制系統(tǒng)的開發(fā)，要設計專用硬件系統(tǒng)和開發(fā)專用的軟件技術，使之適用于存取車全過程的管理和控制。停車場越來越向著智能化、無人化操

17、作方向發(fā)展，而且結合當今先進的技術：自動控制技術、導航定位技術、圖像識別技術、傳感技術、報警裝置、防盜防火裝置等，智能停車場將成為一個獨立的高技術設備。與各種先進技術的融合將促進停車場向高技術方向發(fā)展，形成智能停車場產業(yè)。我國智能停車場的需求量會不斷增大，盡管我國智能停車設備工業(yè)起步較晚，但人們已經認識到智能停車場建設的必要性和緊迫性。而我國也開始智能停車場技術的研究開發(fā)，加之在控制、機械、電子等方面具有一定的基礎，相信我國的智能停車場技術會得到迅速發(fā)展。3主要參考文獻1董潔，王子梁.基于網(wǎng)絡的智能立體車庫管理系統(tǒng)客戶端程序的開發(fā)J.起重運輸機械，2010（1）.2董潔，王子梁.基于網(wǎng)絡的智能

18、立體車庫管理系統(tǒng)中央控制程序的開發(fā)J.起重運輸機械，2008（2）.3林曉飛，彬.基于ARM 嵌入式Linux應用開發(fā)與實例教程M.:清華大學,2007.4江修波.zigbee技術與其應用.低壓電器J，2005,7:27-29.5利民，建中，渝等.無線傳感器網(wǎng)絡M.:清華大學，2005.6勇，龍毅宏.嵌入式無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點設計J.理工大學學報，2006,28（3）:107-109.7瑞華，袁.基于嵌入式無線傳感器網(wǎng)絡平臺的實現(xiàn)J.計算機工程與設計， 2006,25(4):176-178.三、項目實施方案1項目研究的主要容和擬解決的關鍵問題 項目研究的主要容主要分為三大部分：（1）嵌入式Lin

19、ux系統(tǒng)嵌入式Linux的優(yōu)點嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機為基礎，軟硬件可裁剪，適用于系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)，系統(tǒng)結構見圖1。實時性是嵌入式系統(tǒng)的基本要求，其次，還要求代碼小，速度快，可靠性高。嵌入式Linux（Embedded Linux）是指對Linux經過裁剪小型化后，可固化在存儲器或單片機中，應用于特定嵌入式場合的專用Linux操作系統(tǒng)。嵌入式Linux的開發(fā)和研究已經成為目前操作系統(tǒng)領域的一個熱點。與其它嵌入式操作系統(tǒng)相比（詳見表1），Linux的特點如下。表1 專用嵌入式實時操作系統(tǒng)與嵌入式Linux的比較專用嵌入式實時操作系統(tǒng)嵌入式Linux

20、操作系統(tǒng)費每生產一件產品需交納一份費免費購買費用數(shù)十萬元（RMB）免費技術支持由開發(fā)商獨家提供有限的技術支持全世界的自由軟件開發(fā)者提供支持網(wǎng)絡特性另加數(shù)十萬元（RMB）購買免費且性能優(yōu)異軟件移值難（因為是封閉系統(tǒng)）易，代碼開放（有許多應用軟件支持）應用產品開發(fā)周期長，因為可參考的代碼有限短，新產品上市迅速，因為有許多公開的代碼可以參考和移植實時性能好須改進，可用PT_Linux等模塊彌補穩(wěn)定性較好較好，但在高性能系統(tǒng)中須改進第一，Linux系統(tǒng)是層次結構且核完全開放。Linux是由很多體積小且性能高的微核系統(tǒng)組成。在核代碼完全開放的前提下，不同領域和不同層次的用戶可以根據(jù)自己的應用需要方便地對

21、核進行改造，低成本地設計和開發(fā)出滿足自己需要的嵌入式系統(tǒng)。第二，強大的網(wǎng)絡支持功能。Linux誕生于因特網(wǎng)時代并具有Unix的特性，保證了它支持所有標準因特網(wǎng)協(xié)議，并且可以利用Linux的網(wǎng)絡協(xié)議棧將其開發(fā)成為嵌入式的TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議棧。 此外，Linux還支持ext2、fat16、fat32、romfs等文件系統(tǒng)，為開發(fā)嵌入式系統(tǒng)應用打下了很好的基礎。第三，Linux具備一整套工具鏈，容易自行建立嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和交叉運行環(huán)境，可以跨越嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中仿真工具的障礙。Linux也符合IEEE POSIX.1標準，使應用程序具有較好的可移植性。傳統(tǒng)的嵌入式開發(fā)的程序調試和調試工具是用在

22、線仿真器（ICE）實現(xiàn)的。它通過取代目標板的微處理器，給目標程序提供一個完整的仿真環(huán)境，完成監(jiān)視和調試程序；但一般價格比較昂貴，只適合做非常底層的調試。使用嵌入式Linux，一旦軟硬件能夠支持正常的串口功能，即使不用仿真器，也可以很好地進行開發(fā)和調試工作，從而節(jié)省一筆不小的開發(fā)費用。嵌入式Linux為開發(fā)者提供了一套完整的工具鏈（tool chain）。它利用GNU的gcc做編譯器，用gdb、kgdb、xgdb做調試工具，能夠很方便地實現(xiàn)從操作系統(tǒng)到應用軟件各個級別的調試。第四，Linux具有廣泛的硬件支持特性。無論是RISC還是CISC、32位還是64位等各種處理器，Linux都能運行。Li

23、nux通常使用的微處理器是Intel X86芯片家族，但它同樣能運行于Motorola公司的68K系列CPU和IBM、Apple、Motorola公司的PowerPC CPU以與Intel公司的StrongARM CPU等處理器。Linux支持各種主流硬件設備和最新硬件技術，甚至可以在沒有存儲管理單元（MMU）的處理器上運行。這意味著嵌入式Linux將具有更廣泛的應用前景?，F(xiàn)在開發(fā)嵌入式Linux的幾個問題。就目前的技術而言，嵌入式Linux的研究成果與市場的真正需求還有一些距離，因此，嵌入式Linux走向成熟還需要在以下幾個方面有所發(fā)展。(a)Linux的實時性擴充實時性是嵌入式操作系統(tǒng)的基

24、本要求。由于Linux還不是一個真正的實時操作系統(tǒng)，核不支持事件優(yōu)先級和搶占實時特性，所以在開發(fā)嵌入式Linux的過程中，首要問題是擴展Linux的實時性能。對Linux實時性的擴展可以從兩方面進行：向外擴展和向上擴展。向外擴展即從圍上擴展，讓實時系統(tǒng)支持的圍更廣，支持的設備更多。目前的開發(fā)所面向的設備僅限于較簡單的有實時要求的串/并口數(shù)據(jù)采集、浮點數(shù)據(jù)計算等，而像實時網(wǎng)絡這樣實時系統(tǒng)的高級應用還需進一步發(fā)展。向上擴展是擴充Linux核，從功能上擴充Linux的實時處理和控制系統(tǒng)。如嵌入式系統(tǒng)RT-Linux，它的基本原理是將Linux本身的任務以與Linux核本身作為一個優(yōu)先級最低的任務，而

25、實時任務作為優(yōu)先級最高的任務，即在實時任務存在的情況下運行實時任務，否則就運行Linux本身的任務。實時任務不同于Linux普通進程。它是以Linux的可裝載的核模塊(Loadable Kernel Module，LKM)的形式存在的，需要運行實時任務的時候，將這個實時任務的核模塊插入到核中去，實時任務和Linux一般進程之間的通信通過共享存或者FIFO通道來實現(xiàn)。(b)改變Linux核的體系結構Linux的核體系采用的是Monolithic。在這種體系結構中，核的所有部分都集中在一起，而且所有的部件在一起編譯連接。這樣雖然能使系統(tǒng)的各部分直接溝通，有效地縮短任務之間的切換時間，提高系統(tǒng)的響應

26、速度和CPU的利用率，且實時性好；但在系統(tǒng)比較大時體積也比較大，與嵌入式系統(tǒng)容量小、資源有限的特點不符。而另外一種核體系結構MicroKernel， 在核中只包括了一些基本的核功能，如創(chuàng)建和刪除任務、任務調度、存管理和中斷處理等部分，而文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡協(xié)議棧等部分都是在用戶存空間運行。這種結構雖然執(zhí)行效率不如Monolithic核，但大大減小了核的體積，同時也方便了整個系統(tǒng)的升級、維護和移植，更能滿足嵌入式系統(tǒng)的特點需要。為此，要使嵌入式Linux的應用更加廣泛，若將Linux目前的Monolithic核結構中的部分結構改造成MicroKernel體系結構，可使得到的Linux既具有很好的實時性

27、，又能滿足嵌入式系統(tǒng)體積小的要求。另外，Linux是一個需要占用存儲器的操作系統(tǒng)。雖然這可以通過減少一些不必要的功能來彌補，但可能會浪費很多時間，而且容易帶來很大的麻煩。許多Linux的應用程序都要用到虛擬存，這在許多嵌入式系統(tǒng)中是沒有價值的。所以，并不是一個沒有磁盤的Linux嵌入式系統(tǒng)就可以運行任何Linux應用程序。(c)完善Linux的集成開發(fā)環(huán)境提供完整的集成開發(fā)環(huán)境是每一個嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員所期待的。一個完整的嵌入式系統(tǒng)的集成開發(fā)環(huán)境一般需要提供的工具是：編譯/連接器、核調試/跟蹤器和集成圖形界面開發(fā)平臺。其中的集成圖形界面開發(fā)平臺包括編輯器、調試器、軟件仿真器和監(jiān)視器等。在Lin

28、ux系統(tǒng)中，具有功能強大的gcc編譯器工具鏈，使用了基于GNU的調試器gdb的遠程調試功能，一般由一臺客戶機運行調試程序調試宿主機運行的操作系統(tǒng)核; 在使用遠程開發(fā)時還可以使用交叉平臺的方式，如在Windows平臺下的調試跟蹤器對Linux的宿主系統(tǒng)做調試。但是，Linux在基于圖形界面的特定系統(tǒng)定制平臺的研究上，與Windows操作系統(tǒng)相比還存在差距。因此，要使嵌入式Linux在嵌入式操作系統(tǒng)領域中的優(yōu)勢更加明顯，整體集成開發(fā)環(huán)境還有待提高和完善。 （2）傳感器網(wǎng)絡 無線傳感器網(wǎng)絡的概念 無線傳感器網(wǎng)絡通常包括傳感器節(jié)點，匯聚節(jié)點和管理節(jié)點。大量傳感器節(jié)點隨機部署在檢測區(qū)域附近，這一過程可以

29、通過飛行器撒播，人工埋置和火箭彈射等方式完成。撒放后的傳感器節(jié)點進入到自檢啟動的喚醒狀態(tài)，在簇首節(jié)點的引領下，建立起路由拓撲，之后傳感器節(jié)點采集并記錄周圍感興趣的環(huán)境信息，沿著之前建立好的路由拓撲路徑逐跳進行傳輸，在傳輸過程中數(shù)據(jù)可能被多個節(jié)點處理，經過單跳或者路由多跳后傳輸?shù)絽R聚節(jié)點，匯聚節(jié)點通過串口將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)關節(jié)點進行集中處理。網(wǎng)關節(jié)點用PC機充當，網(wǎng)關節(jié)點再連接到基于Ipv6的cernet2主干網(wǎng)上，監(jiān)控中心從certnet2上獲取數(shù)據(jù)，并完成對數(shù)據(jù)的融合，展示，預測，以與決策，從而對整個網(wǎng)絡進行協(xié)調和控制。無線傳感器網(wǎng)絡的組成部分傳感器節(jié)點主要由傳感單元、處理單元、無線通訊單元和電

30、源單元四個基本單元組成。根據(jù)應用的需要，傳感器節(jié)點還可以包括定位單元、移動單元和能量發(fā)生單元等擴展單元。無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點結構如圖2所示。目前的無線通信技術如表所示無線傳感網(wǎng)絡方面需解決的問題網(wǎng)絡通信問題：無線傳感器網(wǎng)絡的通信過程中，信號可能由于惡劣環(huán)境而受到一定的影響，而且在同一信道中可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，怎么安全有效的進行通信是個亟待研究解決的問題。系統(tǒng)能量供應問題：目前主要的解決方案有：使用高能電池、降低節(jié)點功率；通過采用數(shù)據(jù)融合減少節(jié)點通信量；通過節(jié)點休眠降低能耗。成本問題。一個無線傳感器網(wǎng)絡里面需要試用數(shù)量龐大的微型傳感器，如何在保證其功能的前提下降低傳感器節(jié)點的成本也備受關注。高效的無

31、線傳感器網(wǎng)絡結構。無線傳感器網(wǎng)絡結構是自組織無線傳感器的成網(wǎng)技術，有多種形態(tài)和方式，如何提高網(wǎng)絡的自組織、自愈能力以與安全性能方面有諸多問題有待解決。（3）嵌入式數(shù)據(jù)庫的開發(fā)（a）嵌入式數(shù)據(jù)庫的性能穩(wěn)定研究與測試。（b） 數(shù)據(jù)庫到嵌入式平臺的移植。嵌入式數(shù)據(jù)庫概述：嵌入式實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是近幾年才興起的一項新的數(shù)據(jù)管理技術。它以目前成熟的數(shù)據(jù)庫技術為基礎，針對嵌入式設備的具體特點，實現(xiàn)對移動設備和嵌入式設備上的數(shù)據(jù)存儲、組織和管理。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫通常運行在大型的計算設備上，隨著計算設備的日益小型化，數(shù)據(jù)庫的小型化也日益迫切。與常見的數(shù)據(jù)庫相比嵌入式數(shù)據(jù)庫具有以下特點(a) 嵌入性：可移植性好，

32、有較強的空間限制，可與用戶程序集成在一起。(b) 實時性：系統(tǒng)緊湊，只有具有了嵌入性的數(shù)據(jù)庫才能第一時間得到系統(tǒng)的資源，對系統(tǒng)的請求在第一時間做出響應。(c) 嵌入式數(shù)據(jù)庫還具有功能齊備、健壯性等特點。擬解決的關鍵問題（1）系統(tǒng)軟件操作平臺的設計Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)是完全可行的。因為Linux提供了完成嵌入功能的基本核和所需要的所有用戶界面，能處理嵌入式任務和用戶界面。將Linux看作是連續(xù)的統(tǒng)一體，從一個具有存管理、任務切換和時間服務與其它分拆的微核到完整的服務器，支持所有的文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡服務。Linux作為嵌入式系統(tǒng)，是一個帶有很多優(yōu)勢的新成員。它對許多CPU和硬件平臺都是易移植、穩(wěn)定、功能強大、易于開發(fā)的。嵌入式Linux系統(tǒng)需要下面三個基本元素：系統(tǒng)引導工具（用于機器加電后的系統(tǒng)定位引導）、Linux微核（存管理、 程序管理）、初始化進程。但如果要它成為完整的操作系統(tǒng)并且繼續(xù)保持小型化，還必須加上硬件驅動程序、硬件接口程序和應用程序組。（2）系統(tǒng)硬件平臺的設計在選擇硬件時，常由于缺乏