一种面向对象形式化描述的无线传感网终端注册及控制方法

技术领域

本发明属于无线传感器网络领域，具体涉及一种面向对象形式化描述的无线传感网 终端注册及控制方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)已经被列为10种将改变世界 的新兴技术之一。无线传感器网络具有自组织、密集性、灵活性和多跳性等特点，WSN的传 感器节点具有微型化、智能化、自治化和多样化等特点，因此，WSN已经被广泛应用于军事、 “反恐”防御、星球探测、医疗保健、环境监测、灾难拯救、交通监测管理、智能家居、精 细农业和工业自动化等诸多领域。由于无线传感器网络是面向特定应用的，所以，在不同的 应用领域中，存在着各式各样的无线终端，这些无线终端在软件和硬件上都存在很大的差异， 目前，还没有针对无线终端的通用模型和形式化描述方法。

在面向对象的设计方法中，将系统中的所有事物都视为对象，对象是属性及其操作 的封装体，对象可按其性质划分为类，消息传递是对象之间动态联系的唯一形式。概念和模 型的面向对象形式化描述，有以下好处：能够精确的描述物理系统或现实世界；确保系统各 部分的无缝集成；在系统的运行过程中，可以观察任何一个对象的状态变化和对象间的交互。 因此，用面向对象的设计方法来描述无线传感网中的无线终端，可以将各种的无线终端抽象 成为一种统一的模型，有利于系统的设计与实现。

发明内容

本发明的目的在于消除各种无线传感网应用中无线终端的软硬件差异，设计一种通 用的面向对象形式化描述方法，将无线终端及网络其他节点视为对象，只要通信对象遵守标 准的通信规则就可以实现信息交换。

本发明涉及一种面向对象形式化描述的无线终端在加入无线传感网时向无线网关 注册自身信息的方法，该方法包括以下步骤：

A1、无线终端连接到无线传感网；

B1、无线终端发送自身的时、空信息数据帧到无线网关；

C1、无线终端将计数变量i的值设置为1；

D1、无线终端发送其第i个传感器的属性到无线网关；

E1、将计数变量i的值加1；

F1、判断i的值是否大于该无线终端中传感器的数量，如果大于则执行步骤G1， 否则执行步骤D1；

G1、判断无线终端等待无线网关返回确认是否超时，如果超时则执行步骤B1，否 则结束。

在步骤B1中，无线终端的时、空信息数据帧中包括无线终端的如下属性：ID标识、 能量水平、时钟信息、网络拓扑位置和传感器数量。

在步骤D1中，无线终端中传感器的属性包括：ID标识、感知物理量类型、工作状 态(开或关)、量程、精度和误差。

本发明同时还提供了一种无线网关控制无线终端采集数据的方法，该方法包括以下 步骤：

A2、无线网关根据需要感知的数据，确定目标无线终端；

B2、无线网关发送启动命令到目标无线终端；

C2、判断无线终端返回给无线网关的启动确认信号是否超时，如果超时则结束，否 则执行步骤D2；

D2、无线网关发送数据采集命令到无线终端；

E2、判断无线终端返回采集数据给无线网关是否超时，如果超时则结束，否则执行 步骤F2；

F2、告知无线网关数据采集失败。

在步骤D2中，无线网关发送给无线终端的数据采集命令是通过发送传感器的属性： 传感器ID标识、传感器感知物理量类型和传感器工作状态为开来实现的。

本发明针对无线传感网中的无线终端设计一个通用的面向对象形式化描述方法，消 除了了各种网络节点的软硬件差异，只要通信对象遵守标准的通信规则就可以实现信息交换， 可以广泛应用于军事、商业、工业、环境监测和精细农业等诸多领域。

附图说明

图1为本发明中面向对象形式化描述的无线终端在加入无线传感网时向无线网关 注册自身信息的流程图。

图2为本发明中无线网关控制无线终端采集数据的流程图。

具体实施方式

现在结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

图1描述了本发明中面向对象形式化描述的无线终端在加入无线传感网时向无线网 关注册自身信息的流程图。

步骤S101：无线终端连接到无线传感网。无线终端准备连接到无线传感网的时候， 会发出广播信号，感知周围的邻接节点，然后选择其中一个节点作为连接点。

步骤S102：无线终端发送自身的时、空信息数据帧到无线网关。其中，无线终端的 时、空信息数据帧中包括无线终端的如下属性：ID标识(使用64位或16位地址)、能量水 平、时钟信息(用于与网络其他节点的时间同步)、网络拓扑位置和传感器数量(不同领域的 无线传感网应用需要采集不同的环境参数，所以各种无线终端所集成的传感器数量也不同)。

步骤S103：无线终端将计数变量i的值设置为1。计数变量i用于存放当前发送的 是第几个传感器的属性。

步骤S104：无线终端发送其第i个传感器的属性到无线网关。无线终端中传感器的 属性包括：ID标识(不同于无线终端的ID标识，传感器的ID标识由无线终端决定)、感知 物理量类型(如温度、湿度、光照度、溶解氧等)、工作状态(开或关)、量程、精度和误差。

步骤S105：将计数变量i的值加1。

步骤S106：判断i的值是否大于该无线终端中传感器的数量，如果大于则执行步骤 S107，否则执行步骤S104。无线终端通过计数变量i判断是否已将所有传感器的参数发送完 毕，如果发送完毕，无线终端应将情况告知无线网关。

步骤S107：判断无线终端等待无线网关返回确认是否超时，如果超时则执行步骤 S102，否则结束。无线网关在收到无线终端中所有传感器的信息后，应该向无线终端返回一 个确认信号，如果无线终端在规定时间内没有收到该确认信号，则无线终端应该重新发送信 息。

图2描述了本发明中无线网关控制无线终端采集数据的流程图。

本发明同时还提供了一种无线网关控制无线终端采集数据的方法，该方法包括以下 步骤：

步骤201：无线网关根据需要感知的数据，确定目标无线终端。无线网关首先确定 采集数据的无线终端，然后通过查询路由表，获得到达该无线终端的最优路径。

步骤202：无线网关发送启动命令到目标无线终端。由于无线终端节点的能量有限， 会采用让其休眠方式来节省能量，启动命令可以将处于休眠状态的无线终端唤醒并进入工作 状态。

步骤203：判断无线终端返回给无线网关的启动确认信号是否超时，如果超时则结 束(说明无线终端启动失败)，否则执行步骤S204。

步骤204：无线网关发送数据采集命令到无线终端。无线网关发送给无线终端的数 据采集命令是通过发送传感器的属性：传感器ID标识、传感器感知物理量类型和传感器工作 状态为开来实现的。

步骤205：判断无线终端返回采集数据给无线网关是否超时，如果超时则结束，否 则执行步骤206。

步骤206：告知无线网关数据采集失败。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发 明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发 明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。