一种基本IEEE802.15.4无线智能化传感器网络实现探讨

时钟同步：无线传感器网络的时钟同步不同于传统的传感器网络。传感器与实际的物理环境联系密切，必须采用物理时钟同步，无法使用相对简单的逻辑时钟；无线传感器要求必须采用低能耗工作，时间同步的数据交换受到限制；无线传感器网络覆盖面积大且通常为Ad-hoc的结构，不利用采用传统的时间同步方法；无线媒介连接方式不可靠。例如，传感器网络与实际的物理环境。监控系统的多传感器信息融合时，上位机需要知道每个原始数据是何时采集的，采样的触发要求每个节点有统一的时钟。传感器网络中的通信协议和应用，例如基于TDMA的MAC协议和敏感时间的监测任务等。也要求点节间的时钟必须保持同步。设计高精度的时钟同步机制是传感网络设计和应用中的一个技术难点。802.15.4低速率工作组提供了一种协调件协议MDP(Mediation Device Protocol)，采用一个伪定义的节点接收网络内所有通信请求，并为通信双方协调会合时间。这个协议不需要额外添加新的硬件，对节点电池寿命的影响也很小。但是，消息的请求对此方案的影响很大。广播时间信标的方法是一种简单实用的同步策略。其基本思想是：节点以自己的时钟记录事情，随后用第三方广播的基准时间加以校正，精度依赖于对这段间隔时间的测量。这种同步机制应用在确定来自不同节点的监测事件的先后关系时有足够的精度。可以考虑精简已有的NTP（Network Time Protocol）协议的实现复杂度，将其植到传感器网络中。

定位机制：无线传感器网络中的定位机制与算法包括节点自身定位和外部目标定位两部分，前者是后者的基础。在节点自身定位方面，普通采用了GPS（Global Postitioning System）技术。对于一些定位精度要求不高的项目，则应用了LPS（Local Postitioning System）。由于GSP不适合中国国情，可以采用一种依赖于自有技术实现传感器网络中节点定位的机制。在北斗一号双星定位系统的支持下，传感器网络中的某些节点就可以找到自己的精确位置，然后参照此基准，利用局部定位算法，其他节点也可以正确定位。此外，在这种模式下，北斗一号的上行数据通路恰好可以作为传感器网络的sink链路，将数据回传给控制中心，省去了用飞行器等其他手段收集数据的麻烦。确定了节点的基准位置，利用传统的定位机制和算法，如接收信号的强弱、角度和时间等，以及典型的三角形算法，就可以定位外部目标，这是相对成熟的技术。

基于802.15.4标准的无线智能传感器网络大大提高了数据传输的抗干扰性，同时又减少了现场布线带来的各种问题，对传感器节点的管理也比较方便。可以应用在大型的机械设备监测场合。国外已有产品投入使用。随着微电子技术、计算机技术的发展，微处理芯片的网络功能会得到加强，智能传感器和无线通信网络的结合会更加容易。应用高性能的嵌入式处理器之后，传感器网络的功能也会越来越强。