无线传感器分布式电磁探测软件

    无线传感器网络（wireless sense network）是一种由大量微小的集成有传感器、数据处理单元和短距离无线通信模块的节点组成的，能够根据环境自主完成指定任务的智能网络监控系统。wsn不需要固定的网络支持，具有快速展开、抗毁性强等特点，可广泛应用于军事侦察、环境监测、医疗监护、农业养殖和其他商业领域，以及空间探索和抢险救灾等特殊领域。

 

 

 

    分布式电磁探测系统通过探测地下目标体的电性差异，分析异常分布规律来实现勘探目的。由于野外工作环境恶劣，沟堑河流阻断，地形地貌复杂，一些区域勘探人员难于接近或逾越，采用传统有线的连接方式不仅大大增加了工作量，也使一些区域因不能布线而无法勘探。因此采用无线传感器网络的方式构建分布式电磁探测系统具有较强的现实意义。

 

    本系统主要由子站、基站和管理平台三部分组成。子站是一种嵌入式微处理器系统，用来完成各种电法测量的功能，如电阻率、激发极化电位ip(时域和频域)、可控源音频大地电磁csamt(标量、矢量、张量)等的测量，测量的参数主要有电场和磁场。子站采用msp430f1611作为微处理器，它是一款高性能的低功耗16为单片机，具有丰富的存储资源和接口，易于集成外围器件，子站作为无线传感器网络的节点，根据不同的测量功能布置在探测区域的各个测点上。

 

    采用高性能ieee802.15.4/zigbee兼容射频芯片cc2420作为无线收发模块，可以使设备与采用802.15.4标准的设备实现互连互通，可工作于2.4g 免授权频段，支持16个最大传输速率为250kbps 的信道；同时采用了dsss技术，具有极强的抗干扰性；内置收发射频开关，硬件mac加密(aes-128)，支持数字rssi/lqi，与处理器的接口较为简单，在业界处于领先水平。

 

    在本系统中由于节点是同构的，在路由协议设计上带来方便，可以主要考虑了如下因素：

 

    (1)拓扑结构：网络拓扑结构分为固定拓扑和自组织拓扑两种配置方式。对于固定的传感器节点，可采用手动配置节点，预先设置数据传送路径。而更灵活的传感器网络采用自组织拓扑方式，传感器节点间通过通信协议组织。本系统采用自组织的拓扑方式。

 

    (2)数据传送模式：数据发送模式可分为连续模式、事件驱动模式、查询驱动模式和混合模式。如紧急预防系统当监测到紧急情况时，必须主动发送事件至管理平台。某些应用则是需要数据时，由观察节点发送事件给传感器网络系统，系统由事件驱动返回数据。这里采用了事件驱动模式。

 

    (3)路由选择：路由选择标准有最少使用次数、最大能量、最短距离等。根据节点距离标准，有多跳和单跳路由，无线射频的发送能量与距离的平方成正比，多跳路由的能源消耗比单跳路由少，但是多跳路由在拓扑管理和链路连接上开销较大。在分布式电磁探测系统中由于不同的勘探方法使测区范围变化较大，数据质量要求较高，采用多跳路由。