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虚拟仿真平台整体架构建设方案V2虚拟仿真平台是一种基于计算机技术和虚拟现实技术构建的一款系统，可以用于模拟各种场景和操作，因此被广泛应用于教育、军事、医疗等领域。
但想要实现一个真正高效、稳定的虚拟仿真平台，需要经过系统的已设计和底层架构建设。
下面是围绕“虚拟仿真平台整体架构建设方案V2”的详细步骤：步骤一——确定平台需求首先需要明确虚拟仿真平台的应用场景和功能需求，比如应该提供哪些虚拟场景、模拟环境、仿真工具、算法支持等等。
有了明确的需求，才能针对性地开展后续的建设工作。
步骤二——设计整体架构在明确虚拟仿真平台的需求之后，接下来需要进行整体架构设计。
整体架构设计应该包括如下方面内容：1、系统总体设计：确定虚拟仿真平台的总体目标和基本架构，包括运行环境、接口规范、软件结构等方面的设计；2、数据处理设计：包括数据的存储、传输、处理等，确保数据的高效性和安全性；3、应用程序设计：设计平台应用程序，并考虑各种应用场景下的运行情况；4、用户界面设计：确定平台用户交互界面设计，使用户对平台的操作更为简单明了。
步骤三——模块实现在整体架构设计完成后，需要对各个模块进行实现。
模块实现应该按照模块设计的要求和规范，确保模块之间的协同工作和模块的可扩展性和可维护性。
实现过程中应该保证代码的可读性和可维护性，并遵循规范的开发流程和文档化记录。
步骤四——测试和验证平台实现后，需要进行严格的测试和验证。
测试主要包括单元测试、集成测试、系统测试等，在测试过程中需要充分考虑场景和应用，验证平台稳定性、性能和可靠性等性能指标。
步骤五——优化和升级在测试和验证之后，如果平台存在性能、稳定性等问题，需要对平台进行优化和升级。
优化要考虑平台的设计目标和技术特点，确保平台具有稳定、高效的特性。
升级要考虑和行业的发展和技术的进步，及时让平台拥有更加先进的技术特性。
总之，虚拟仿真平台的整体架构建设是一个复杂的过程，需要有明确需求，科学设计、严格实现、全面测试和不断升级。
无线传感器网络系统开发测试实验平台引言传感器网络的仿真与实物实验平台是传感器网络研究与开发的基础。
传统的网络研究方法主要有分析方法、实验方法和仿真方法。
对于一般的计算机网络，通常采用实验方法和仿真方法来衡量一个新协议或新算法的适用性，但是，对于电源能量、通信能力、计算能力和存储能力有限，以数据为中心，节点数目庞大，节点布署密集的无线传感器网络而言，由于实验空间和节点规模的限制，因此，仿真实验是无线传感器网络研究的重要途径。
目前发表的有关无线传感器网络的论文，大部分也都是基于仿真实验。
目前，无线传感器网络仿真与实验平台的建立方法主要包括以下几种。
1.1 通用网络仿真平台的二次开发这种仿真平台的建立方法就是在传统的通用网络仿真平台上开发适用于传感器网络的模型库、功能库和统计分析工具。
下面介绍几种常用的开源通用网络仿真平台。
1. NS-2NS-2（network simulator version 2）是无线传感器网络研究中最流行的仿真工具，是一个开源的离散事件仿真器，采用模块化方法实现。
用户可以通过“继承”来开发自己的SensorSim传感器节点模型模块，具有很好的可扩展性，既能够对仿真模型扩展，也能够直接创建和使用新的网络协议。
NS-2通过C++与OTcl结合实现仿真，其中：C++实现网络协议以及扩展NS-2模型库；而OTcl 则用于创建和控制仿真环境，选择输出数据等。
基于NS-2开发无线传感器网络仿真平台，主要是对其中的Ad Hoc仿真工具加以改进并添加相关仿真支持组件来实现的，包括：传感信道、传感器模型、电池模型、针对无线传感器的轻量级协议栈、混合仿真以及仿真场景生成等。
SensorSim[1]就是在NS-2基础上建立的仿真平台，主要是在NS-2基础上建立了无线传感器网络相关模型库。
图10.1所示是SensorSim平台的传感器节点模型，包括两个模块：传感器功能模块和能量模块。
其中，传感器功能模块是对传感器所有功能模块的软件抽象；而能量模块则是实际硬件抽象。
第30卷 第5期2007年10月电子器件Ch inese Jou r nal Of Elect ro n DevicesVol.30 No.5Oct.2007Study on Messa ge Packet Communication Mechanism of Wir elessSensor N et w or k B a sed on TinyOS 22.xSU N Yi ,WA N G L ei ,D U Xi ao 2ton g(S chool of Cont rol Sci ence an d Eng ineeri ng ,S handong Uni versi t y ,J inan 250061,China)Abstract :In order to unpack and analyze t he data received by computer from Wireless Sensor Net w ork (WSN),a WSN t est platform was designed.Based on t he newest embedded operation system TinyOS 22.x ,t he wireless com 2municating mechanism was st udied by recomposi ng sound c ode of wireless data transceiver module.The key tech 2niques of message packet s transmi ssion ,t he framework of Ti nyOS ,the running mechanism and communicating mechanism were i nt roduced.T est result s showed t hat :①t he data sampled by sensor nodes was packed as MAC payloads and t ransmit ted to base station node by RF ;②the MAC packet was t hen repacked as serial message pay 2load and sent to upper computer by UART.I t were helpful for developing applications of wireless sensor network.K ey w or ds :wireless sensor net work ;framework ;running mechani sm ;communicating mechani sm ;TinyOS 22.x EEACC :7230;6150P基于TinyOS 22.x 的无线传感器网络数据包传输机制的研究孙 毅,王 雷,杜晓通(山东大学控制科学与工程学院,济南250061)收稿日期6226作者简介孙 毅(82),女,硕士研究生,主要研究测控网络,y @y 摘 要:为深入解析无线传感器网络中上位机接收到的数据包,在目前最新的无线传感器网络嵌入式操作系统TinyOS 22.x平台基础上设计了一套实验,成功读取了MAC 层的数据包.发现传感器节点采集到的数据首先作为MAC 层的有效荷载封包无线传送到基站节点,由基站节点将其作为串口消息包的有效荷载再次封包异步传送到传感器网络的上位机端.该研究对进一步理解TinyOS 的构架、运行机制和通讯机制,开发相关的应用软件具有一定参考意义.关键词:无线传感器网络;构架;运行机制;通讯机制;TinyOS 22.x 中图分类号:TP212;TP393.17 文献标识码:A 文章编号:100529490(2007)0521954205 无线传感器网络(Wireless Sensor Net work ,WSN )[122]的研究与开发是目前信息领域的热点之一,国际上许多著名的大学和公司纷纷从不同层次、不同角度对传感器网络进行了研究和开发.当前应用最广泛的传感器网络操作系统是由美国加州大学伯克利分校开发的Ti nyOS [324].Ti nyOS 是一个源代码开放、可扩展的、嵌入式操作系统,熟练的C 程序员可以利用TinyOS 发行包中已有系统组件迅速开发用户应用程序.但直接使用Ti nyOS 发行包中的应用模块,上位机接收的无线传感器网络的数据都是层层封装好的有效数据,目前无线数据包传输机制的文献资料相对较少,一定程度限制了Ti ny 2OS 的推广应用.本文以目前最新的无线传感器网络操作系统Ti nyOS 22.x [526]为平台,依托现有Ti nyOS 发行包中提供的组件,重新修改和编写了射频收发模块程序,并开发了一套实验平台,成功的对MAC 层[7]的数据包进行读取,深入解析了其消息包传输以及Tin 2yOS 的构架、运行机制和通讯机制等关键技术.1 WSN 嵌入式操作系统T iny OS 22.x 架构美国加州大学伯克利分校开发的Ti nyOS 是一:200101:191sun imi ss .种微小的、嵌入式的、基于事件驱动的无线传感器网络操作系统,与一般的嵌入式操作系统相比,Ti ny2 OS有其自身的特点:(1)基于可重用组件的体系结构,采用模块化设计思想;(2)使用事件驱动模型,通过事件触发来唤醒CPU工作.为了解决Ti nyOS21.x和其他主要嵌入式传感器操作系统对跨平台开发、应用结构及可靠性等操作方面的局限性,Ti nyO S研究小组人员在TinyOS2 1.x的基础上对其进行再设计和再实现,推出新版本TinyOS22.x(T2).在T2中,将物理层硬件抽象分为三层,称为HAA(Ha rdware Abst ract ion Ar2 chit ect ure)[829].最底层是硬件描述层(Hardware Pre se nta tion Layer,HPL),该层提供硬件层和软件层的直接接口,通过调用函数的方法来屏蔽复杂的硬件层,不仅实现了硬件层和软件层的内部通信,而且为系统其他部分提供了使用的接口.中间层是硬件适用层(Hardwa re Adapta tion Layer,HAL),位于H PL上层,该层对硬件层的定时器、模数转换器、存储器等模块原型进行较高层的抽象,可以更直接更方便地为上层软件层提供可定制的操作接口.最顶层是硬件独立层(Hardware Independent Layer,HIL)位于HAL上层,该层提供抽象的独立硬件层接口,通过隐藏硬件层来简化上层应用软件的编写,其功能类似于Window s操作系统下的AP I.2 TinyOS的运行机制[10]在Ti nyOS的总体框架中,物理层硬件为框架的最底层,在该层中,传感器、射频收发器以及时钟等硬件均能触发事件(event)的发生,交由上层组件处理;软件层中相对下层的组件也能触发事件并交由上层处理,而上层会发出命令(com mand)给下层处理.为了协调各个组件间任务的有序处理,需要操作系统采取一定的调度机制.Ti nyOS内核支持两种执行线程,提供任务(task)和硬件事件处理(hardware event handl ers)的两级调度体系,支持并发处理和执行应用程序通用后台进程.内核使用一个循环队列来维护任务列表默认情况下,任务列表大小为8其伪代码如下y f{ void(3tp)();//定义一个插入队列的任务指针 }TOSH_sche d_e ntr y_T;emun{ TOS H_MAX_TAS K S=8,//任务最多为8个 }void TOSH_wait(void);//任务等待void TOSH_sleep(v oid);//任务休眠void TOSH_sche d_init(void)//任务初始化 …bool TOS_post(void(3tp)());//任务提交 …bool TOS H_run_ne xt_task()//执行下一任务 …void TOSH_run_ta sk()//任务循环 { while(TOSH_r un_next_ta sk()); TOS H_sleep(); TOS H_wait(); }这个任务队列实际上是一个函数指针的数组,提交一个任务即是向队列里插入一个函数指针.任务提交(post)到FIFO队列中等待,当任务队列头索引号等于尾索引号时,表明任务队列为空,系统进入休眠状态并等待,直到新的事件发生,如果新的事件向队列中提交了任务,则处理器返回执行状态,否则继续休眠.3 TinyOS的通讯机制解析3.1 通信组件Ti nyOS采用基于组件式的架构形式,其通信组件[11]如图1所示:图1 多跳无线通信应用程序组件图无线收发模块是将物理硬件映射而成的硬件抽象组件,其发命令给相关I/O引脚处理比特流级的数据收发,并且发信号给事件将数据位的发送和接收通知上层的射频字节组件射频字节组件内部完成字节级数据的编码和解码工作,并以字节为单位与上层组件无线消息包交互,无线消息包组件进行5591第5期孙 毅,王 雷等:基于TinyOS22.x的无线传感器网络数据包传输机制的研究..:t pe de str uct .消息包级的数据处理,并发信号通知高层次的主动消息组件(Act ive Message).最终由主动消息组件来完成控制,路由以及数据传输等任务.3.2 实验平台设计及程序设计由于无线传感器网络中节点数量一般较大,可能达到几百、几千甚至更多,数据从其他节点接收进来,经过处理后转发出去,信息量相当庞大,故在无线传感器网络中的上位机接收的数据均是层层封装好的有效数据.在某些程度上虽减轻了冗余信息量的处理,却在深入分析研究无线传输机制时无从下手.同时,由于无线传感器网络具有广泛的应用领域,其硬件必然具有多样性,因此,直观的读取MAC层的消息包,迅速掌握无线传输过程中物理层和数据链路层的工作机制使得对于特定的硬件方案,有选择地构建具体应用、进行简单快捷的硬件平台移植开发变得相对容易.针对该问题,设计了一套实验平台,并进行了程序设计,成功的获取了整个MAC层数据包的数据,并深入解析了该数据包.在该实验具体设计过程中,布设了两个无线传感器微型节点A,B和一台PC搭建成最简无线传感器网络,如图2所示.节点A以1Hz的速率将数据无线发送出去,节点B作为基站,负责接收节点A的数据并与PC相连,将收到的数据通过串口传到PC上,并通过PC机上的串口程序将收到的数据显示出来.本实验中节点A、B均采用16位微处理器MS P430F1611为核心,结合2.4G无线收发模块CC2420设计而成的无线收发微型节点.图2 网络布设图程序实现过程中,使用Ti nyOS专用编程语言nesC[12213],nesC是一种类C的语言,它不只是一个简单的语言编译器,还包含了一种基于组件和并发的OS模型在里面,直接生成一个含OS的完整系统,将Ti nyO S已经做好的多个通讯模块接口组合起来,在Ti nyO S22.x的平台上,对其发送和接收程序作进一步改进.节点发送程序主要使用Radio Sensor ToLe d2 sAppC.nc和Radio Sensor ToLe dsC.nc两个组件模块,R S T L是个配置文件(f),它的功能是把各个需要的模块和组件按照正确的调用顺序有机联系起来,负责对整个程序的声明.RadioSensor ToL edsC.nc是个功能模块(modul e),负责具体功能的实现.其配置文件连接如图3.图3 发送组件连接图RadioSensor ToLedsC需要用户编写,其余均为Ti nyOS系统自带的模块,MainC是Ti nyOS引导程序的系统接口,将导入实现(i mplement)和系统调度、硬件资源连接.O ski T i merMilliC()负责调整整个无线传感器系统的时钟,AMSenderC,AMRe2 cei verC,负责射频发送和接收.基站接收程序使用了BaseStationC.nc和Bas2 e St ationP.nc两个组件模块,Ba seSt ationC.nc是配置文件,连接所需组件;BaseStat io nP.nc是功能模块,负责接收射频数据并通过串口程序将所收到数据封包传送到PC机上,其配置文件连接如图4.图4 接收组件连接图其中ActiveMessageC,Serial Acti veMessageC 分别负责完成射频收发和串口收发的功能.3.3 接收数据包解析Ti nyOS22.x中串口协议有自己的数据包格式,在Ti nyOS22.x的t os_msg中,定义了一个标准的消息缓存message_t[14],其格式比Ti nyOS21.x更接近于IEEE802.15.4[15]标准.typedef nx_str uct message_t{ nx_uint8_t header[sizeof(TOSRadio Header)]; nx_uint8_t data[TOSH_DATA_L ENGTH]; nx_uint8_t footer[sizeof(TOSRa dioFooter)]; nx_uint8_t meta data[sizeof(TOSRadioMetadata)]; }_;实验中,发送程序发送了十进制数据～共y,下面是通过机上串口程序接收到的一6591电 子 器 件第30卷adio ensor o edsAppC.nc co n i gu rat io nme ssage t1114 114b te PC组用16进制表示的原始数据.7E42000000F422007D5E4188F10022 F F FF0001060102030405060708090A0B 0C0D0E0F101112131415161718191A1B 1C1D1E1F202122232425262728292A2B 2C2D2E2F303132333435363738393A3B 3C3D3E3F404142434445464748494A4B 4C4D4E4F505152535455565758595A5B 5C5D5E5F606162636465666768696A6B 6C6D6E6F7071720000……000044447E 通过研究发现:①该消息缓存有一个固定的偏移量,保证在两个不同的链路层之间可以来传递一个消息缓存.②这个消息缓存中的头、尾和原数据域均不透明,较高层的组件通过接口访问它们的域.③仅有data[TO SH_DA TA_L EN GTH]是可以直接访问的透明数据.表1 解析了上述串口接收数据的意义:表1 数据包各字节释义序号字节意义描述备注07E 串口消息包的同步字节(帧头)串口消息协议1-24200串口消息包的类型(无应答的包)3-40000串口消息包的地址5F4串口消息包的长度6-72200Gro up号87D,5E M AC数据包的长度射频消息协议9-1041,88FCF,MAC帧控制域(MAC层) 11F1DSN,MAC帧序列号12-130022Detpan号,也即G roup号14-15F F FF目的地址16-170001源地址1806Type号19…n-301…72负载数据(114个数据)n-2,n-14444CRC校验n7E 串口消息包的同步字节(帧尾)串口消息协议 经过多次试验,对上位机接收到数据深入分析发现如下规律:①数据从整体上分为两部分,从第八个字节至倒数第二个字节属于MAC层消息包数据协议格式,前七个字节加上最后一个字节属于串口消息包数据协议格式;②MAC层数据包总是位于串口消息包内部相对固定位置;③串口消息包的数据格式基本保持不变,7E是串口包的帧头,4200是串口包的消息包类型,这里表示该包是无应答的消息包,是网络组号(G);④M层消息包中,第一个字节随着发送数据量的变化而变化,当发送数据长度为16进制72时,该字节为7E5D(注: 7D5E是7E与20相与产生的扩展字符,也即7E),当发送数据长度为16进制50时,该字节为5C,由7E-72=5C-50=12推断该字节表示MAC层数据长度.该长度除包含有效数据外,还包括共12个字节的MAC层包头和包尾,4188是MAC层帧控制域(FCF),F1(F2,F3……)是帧序列号,0022是网络域号,也即网络组号,FF F F是目的地址,0001是源地址,06是消息类型号,根据该消息表示类型的不同可自定义.为进一步验证上述结论,下面再了解一下IEEE802.15.4中MAC层的数据帧格式,如图5所示.图5 I EEE802.15.4的帧格式(P H Y和MAC)可以看到整个MAC数据包包括2个字节的帧控制域;1个字节的帧序号;0～20个字节的地址消息;n个字节的MAC层有效数据;2个字节的帧检验序列.TinyOS实现了IEEE802.15.4协议的物理层(P H Y)和MAC层的一部分,对比上面CC2420rxFIFO中IEEE802.15.4的帧格式和在Ti nyOS的Radio TOSMsg.h(射频消息协议)中定义的结构体及射频收发模块CC2420的头文件, typedef union TOSRadio Heade r{ cc2420_hea der_t cc2420; }TOSRadio Header;typedef union TOSRadio Foo te r{ cc2420_foote r_t cc2420; }TOSRadioFooter;typedef nx_str uct cc2420_header_t{ nx_uint8_t length; nx_uint16_t f cf; nx_uint8_t dsn; nx_uint16_t de stpan; nx_uint16_t de st; nx_uint16_t src; nx_uint8_t type; }cc2420_heade r_t;y f x__f_{ }_f_;可以发现表和图是完全对应一致的,其中7591第5期孙 毅,王 雷等:基于TinyOS22.x的无线传感器网络数据包传输机制的研究22ro up A C t pede n str uct cc2420ooter tcc2420ooter t14destpan,dest,src,type是IEEE802.15.4的MAC 帧的地址消息.因为Ti nyO S-2.x中串口协议有自己的数据包格式,射频协议也有自己的数据包格式,这就意味着我们要将节点采集到的数据信息最终传到PC机上,需要先将这些数据作为MAC层的有效荷载(payloa d)封包无线传送到基站节点,基站节点再将收到的MAC数据在按照一定的串口消息格式再次封包,发送到PC机上.4 结束语本文通过对Ti nyOS发行包中的收发模块的源代码进行了深入研究,成功的读取了MAC层数据包的数据,将通常无线传输过程被屏蔽的MAC层数据格式直观的呈现出来.研究发现:①无线传输过程中,数据从整体上分为两部分,MAC层消息包数据协议格式嵌入串口消息包数据协议格式中;②MAC层消息包总是位于串口消息包内部相对固定位置;③传感器节点采集到的数据首先作为MAC 层的有效荷载封包被无线传送到基站节点,由基站节点将MAC层数据包作为串口消息包的有效荷载再次封包异步传送到传感器网络的上位机端.同时搭建了无线网络实验平台,验证了程序设计和数据包解析的正确性,该研究进一步理解了Ti nyOS的构架、运行机制、通讯机制、对于开发相关的应用软件或进行硬件平台的移植有一定参考价值.参考文献:[1] Est ri n D,Cull er D,P i st er K,et al.The Physical W o rl d wi t hPervasive Net wor ks[J].IE EE Pervasive C o m p uti ng,2002,1(1):59269.[2] 任丰原,黄海宁,林闯.无线传感器网络[J].软件学报,2003,14(7),128221920.[3] ht tp://www.ti /tin yo s21.x/doc[EB/OL].2003.[4] Levis P,Madden S,Polast re J,et al.TinyOS:An Operat ingSyst em fo r Wireless Sen s o r Net works[M].In Ambient Int ell i2 gence,New York,N Y:S p ringer2Verlag,2004.[5] L evis P,G ay D,Handzi ski V,et al.T2:A S eco nd G enerat ionOS fo r Embedded Sensor Net wo rks[R].Techni cal Report T KN2052007,telecommu nication Net work Group,Techni sche Univers i tat Berli n.[6] Philip Levi s.Ti nyOS2.0Overview[EB/OL].ht tp://www.tin yo /ti nyos22.x/doc/ht m l/o verview.ht m l,2006.[7] Ye W,Heidemann J,Est ri n D.An Ener gy2Effici ent MACProt ocol for Wi reles s Sensor Net work s[C]//Proceedings of IEEE on INFOCOM2002,3:156721576.[8] Vl ado Handzi ski,J oseph Pol ast re,J an2Hi nrich Hauer,et al.Hardware Abs tract ion Archit ect ure[EB/OL].ht tp://www.tin yo /ti nyos22.x/doc/ht m l/tep2.ht ml.[9] Handzi ski V,Polast re J,Hauer J H,et al.Fl exi bl e HardwareAbst ractio n for W i reles s Sensor Net wor ks[C]//Pro ceedings of t he Second European W o rks hop on W i reles s Sen s o r Net wo rks (EWSN),2005:1452157.[10] 孙利民,李建中,陈渝,等.无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社,2005.[11] Philip Buo nadonn,J ason Hill,Davi d Cull er.Act ive MessageC o mmunicati on for Ti ny Net wo rked Senso rs[C]//Pro ceed2i ngs of IEEE o n IN FOC OM2003,1:5552560.[12] Davi d G ay.Phil ip Levi s,Davi d Cull er,et al.Nes C1.1Lan2g uage Reference Manual[EB/OL].ht tp://nescc.source2/p apers/nes C2ref.pdf,2003.[13] Gay D,Levi s P,vo n Behren R,et al.The NesC Language:A Holi st ic Approach to Net wo rked Embedded Syst ems[C]//SI GPLAN C o nference on Prog ram m i ng Language Desi gn andIm pl em ent atio n(P L DI’03),2003,38(5):1211.[14] Ben Greenst ei n,Phil ip Levi s.seri al co mmu nicat ion[EB/OL].htt p://www.ti nyo /t inyo s22.x/doc/ht m l/t ep113.ht m l,2006.[15] IS B N0273812367725SS95127,IEEE802.15.4[S].8591电 子 器 件第30卷。
一、项目的背景及立项的必要性1.项目所属产业在我省经济发展中的地位、技术瓶颈以及亟待解决的技术问题；我国陆地边界线约22000多公里，分别与14个国家接壤，其中有2/3的边境线是高山大漠。
边界自然环境异常恶劣：西部白雪冰川，高寒缺氧；北部荒漠戈壁，沙尘弥漫；南部莽莽丛林，湿热多雨；东南部珊瑚岛屿，台风频发。
因此之故，我国藏南地区部分边境线和南海无人岛礁，长期处于无人值守的状态。
此外，我国公安特警和武警部队的反恐缉毒任务艰巨繁重，非常人可以想象。
为此，研发实用化“无线传感器网络无人值守系统”，以实现长期、连续、实时监测边境线和无人海岛上的异常状态，或者作为公安特警和武警部队的装备，根据需要随时部署无线传感器网络无人值守系统，以监测敏感区域恐怖分子或毒品走私分子的活动状态，这对于维护国家主权、维护国家海洋权益、提升公安特警和武警部队的战斗力，都具有重大的现实意义。
本世纪初，美国商业周刊和麻省理工学院（MIT）技术评论在预测未来技术发展的报告中，分别将无线传感器网络（WSN）列21世纪最有影响力的21项技术和改变世界的10大技术之一。
无线传感器网络、塑料电子和仿生人体器官又被列为全球未来的三大高科技产业。
近年来WSN技术的研究与开发几乎呈爆炸式的增长，然而，WSN广泛且复杂的应用场景——军事与安全救灾、环境和基础设施、智能交通、现代农业、地下采矿和医疗保健等等，也使得WSN应用系统的设计、开发与产业化面临着极为严峻的挑战，这是因为WSN技术所需的知识包括了传感器、电子、通信、计算机工程和计算机科学以及高功率密度电池领域的几乎所有研究方向。
从技术特征上看，WSN技术应属于信息技术，而信息技术产业应当也必将是福建省未来经济发展的支柱产业之一。
但从目前国内信息技术产业发展的总体水平来看，福建省信息技术产业仍处于相对落后的状况。
当前亟待解决的技术问题是：如何创新产、学、研合作和军民融合体制，在政府资助下建立WSN技术研发和培训中心，以研发无线传感器网络与北斗通信（BD-2，用于传输远程数据报文）相结合的工程应用示范系统为切入点，利用国际上商品化芯片开发具有自主知识产权的WSN节点和WSN信息汇聚节点板卡，同时引进和消化国际上最新、最先进的无线传感器网络操作系统、无线传感器网络编程和仿真器。
基于物联网的图形化虚拟仿真实验平台设计领兄【摘要】The virtual simulation platform proposed in this paper and working in Web environment is based on B/S struc?ture. The MySQL is adopted by the server. The Java language is used to profile the interface program,read the model data in da?tabase,and generate the Simulink simulation program. Matlab as the operation core is used to run the M?file to simulate the model file by calling the Java interface program and feed the simulation results back. The virtual simulation platform based on network was tested by means of two simulation examples to verify the validity of the platform.%提出的Web环境下的虚拟仿真平台基于B/S结构，服务器端采用MySQL数据库，使用Java语言编写接口程序，从数据库中读取模型数据并生成Simulink仿真程序，运算核心Matlab运行M文件，通过调用Java 接口程序对该模型文件进行仿真并返回仿真结果。
最后，结合两个仿真实例来测试基于网络的虚拟仿真平台，验证了该平台的有效性。
【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2017(040)001【总页数】5页(P32-35,40)【关键词】虚拟仿真平台;Matlab;Simulink;虚拟实验室【作者】领兄【作者单位】呼和浩特职业学院计算机信息学院，内蒙古呼和浩特 010051【正文语种】中文【中图分类】TN911-34;TM417近年来高校规模不断增大，学生人数的不断增加造成实验室设备资源紧张、不能满足学生要求的现象[1]。
Programmable transistor potentiometer allows variable Built-in antenna provides 1-4 feet transmission rangeLight Sensor 51-pin-connector Temperature Se nsorAccelerometerSerial Port ConnectionParallel Port ConnectionProcessor/Radio Board51-Pins ConnectorsWhat is TinyOS?w Small, open source, energy efficient operating system designed by UC Berkeley w It was designed specifically for networked sensorsw Event-based systemEach system module is designed to operate bycontinually responding to incoming eventsMore TinyOS stuffw Two-level schedulingEvent handlers deal with hardware interrupts Tasksl Execution mechanism provided for long runningcomputationsl Runs to completion in backgroundl Can be interrupted by low-level system eventsl Task scheduling performed by simple FIFO queueMore TinyOS stuffw ComponentsAllows application developers to combineindependent components into an applicationspecific configurationA specialized language, NESC, was developed toexpress a component graph and the command/event interfaces between componentsThe TinyOS web sitew /tos/index.html DownloadSupportPublicationsHardware DesignsRelated WorkThe TinyOS download & install /tos/download.htmlw Installation packages available for:Windows 2000/XPl Choice of Installshield or Manual installationLinuxw Installation includes other software (Cygwin, JDK, avr tools, etc.)The TinyOS directoryw TinyOS subdirectories:appscontribdoctoolstosSpecification of aTinyOS programw A nesC application consists of one ormore components linked together to form an executablew A component provides and uses interfaces. These interfaces are the only point of access to the component and are bi-directionalw An interface declares a set of functions called commands that the interface provider must implement and another set of functions called events that the interface user must implementSpecification of aTinyOS programw For a component to call the commands in an interface, it must implement the events of that interfacew A single component may use or provide multiple interfaces and multiple instances of the same interfaceImplementation of aTinyOS programw There are two types of components in nesC: modules and configurationsw Modules provide application code, implementing one or more interfacew Configurations are used to assemble other components together, connecting interfaces used by components to interfaces provided by others. This is called wiringImplementation of aTinyOS programw Every nesC application is described by a top-level configuration that wires together the components insidew nesC uses the filename extension ".nc" for all source files --interfaces, modules, and configurationsWhat is NesC?w Network Embedded Systems Cw C-like syntax supporting TinyOSw Reference manual online:/papers/nesc-ref.pdfTinyOS Tutorialsw Provide sample programs with explanation of code w Tutorials included with TinyOS installationw Most up-to-date version of tutorials are online: /tos/tinyos-1.x/doc/tutorial/index.htmlCompiling and uploadingw To compile a TinyOS application, you must first enter the directory of the appw Type: make <platform>w Valid platforms include: mica, mica2, mica2dot w To compile and install: make <platform> install w To assign ID #: make <platform> install.X where X is the node ID (0, 1, 2, …)More compiling and uploading w To install a program that has already been built (no rebuild of target),type: make reinstall[.X] <platform>w To compile a program for use with the TOSSIM simulator, type: make pcw Note: For more information about the TOSSIM simulator, see Lesson 5 in the tutorial:/tos/tinyos-1.x/doc/tutorial/lesson5.htmlExample #1: Blinkw Lesson 1 in the tutorial:/tos/tinyos-1.x/doc/tutorial/lesson1.htmlExample #2: Sensingw Lesson 2 in the tutorial:/tos/tinyos-1.x/doc/tutorial/lesson2.htmlExample #3: Using the radio w Lesson 4 in the tutorial:/tos/tinyos-1.x/doc/tutorial/lesson4.htmlWhat should I do next?1.Download and install TinyOS2.Read the first four tutorialsw Implement the tutorials (schedule TBA)3.Read Chapter 1 of the WSN textbook4.Read “System Architecture Directions forNetworked Sensors”What should I do next? 5.Think about project ideas –use yourimagination//news/article.html?item_id=285/dataman/ActiveTape/Tree/Technologies we haven’t tried yet:Mica2Dot motesTASKNetwork reprogrammingSimulatorsOther helpful linksw Crossbow: Spec sheets and prices for Berkeley motes and othersensor network productsw Search the TinyOS mailing list archives: /tos/search.html。
设计与开发2023-11-09•引言•协作机器人虚拟仿真系统总体设计•协作机器人虚拟仿真系统硬件设计•协作机器人虚拟仿真系统软件设计•协作机器人虚拟仿真系统实验与验证目•结论与展望录01引言研究背景与意义协作机器人(Cobots)技术的快速发展，使得在工业和医疗等领域的应用越来越广泛。
然而，在协作机器人使用过程中，存在由于操作不当或意外情况导致的安全风险。
通过虚拟仿真技术，可以在实际操作前对协作机器人进行模拟和测试，降低使用风险。
010203研究现状与问题当前，已有一些关于协作机器人虚拟仿真技术的研究，但还存在一些问题。
例如，虚拟仿真模型的精度和逼真度不够高，无法完全模拟真实环境。
同时，现有的虚拟仿真系统缺乏对人类操作者的友好性，使得操作者难以直观地进行操作和测试。
010302研究内容与方法本研究旨在设计并开发一个高效、逼真的协作机器人虚拟仿真系统。
最后，为了提高人类操作者的体验，将设计一个友好的用户界面，使得操作者可以直观地进行操作和测试。
首先，将建立精细的3D模型来模拟真实的协作机器人及其周围环境。
其次，通过引入物理引擎和人工智能技术，实现机器人与环境的实时交互。
02协作机器人虚拟仿真系统总体设计系统需求分析安全性需求在系统设计时，需要考虑到机器人的安全性，包括防止机器人对人员造成伤害、与人类工作人员的交互安全等方面。
功能性需求系统需要具备机器人模拟运行、操作控制、任务执行等功能，同时要满足不同用户的需求。
性能需求系统需要具备稳定、高效、响应速度快等性能，以确保用户的使用体验。
系统架构设计基于组件的架构系统采用基于组件的架构，将系统划分为多个组件，每个组件负责不同的功能模块，如机器人模拟运行模块、操作控制模块等。
层次结构系统采用层次结构，将各个组件按照不同的层次进行组织，使得系统更加清晰、易于维护和扩展。
开放式架构系统采用开放式架构，支持第三方组件的集成和扩展，使得系统具有更好的可扩展性和可重用性。
低功耗WSN节点及其接口协议的设计
王耀兴;刘建军
【期刊名称】《计算机科学》
【年(卷),期】2014(041)0z2
【摘要】提出了一种基于MSP430和CC2530的低功耗无线传感器网络节点的设计方法.从硬件和软件两个方面阐述了这种设计方法及其具体实现,通过实验完成了对节点消耗电流的测量和分析.应用结果表明,采用这种方法设计的节点能够在低功耗的条件下稳定可靠地工作.
【总页数】4页(P228-231)
【作者】王耀兴;刘建军
【作者单位】重庆市国土资源和房屋勘测规划院重庆400020;重庆欣荣土地房屋勘测技术研究所重庆400020;中原期货有限公司郑州450000
【正文语种】中文
【中图分类】TP212
【相关文献】
1.一种太阳能供电的低功耗WSN节点的设计与实现 [J], 高加杰;张雷
2.基于TinyOS的低功耗WSN广播协议设计与实现 [J], 史培中
3.RFID 阅读器与 WSN 节点的低功耗集成设计 [J], 张熠;刘峰宁;曹林
4.基于FPGA的WSNs低功耗节点设计与实现 [J], 李长庚;卢浩昌;潘雪伦;刘威鹏
5.用于油管检漏的WSNs节点低功耗设计 [J], 赵洪飞;国兵;杜晓通;王雷
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