[發(fā)明專利]基于智能決策的傳感器網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)及其運(yùn)行方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710064033.6
• 申請(qǐng)日: 2017-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN106843890B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京信息科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F9/4401
• 分類號(hào): G06F9/4401;H04L29/08
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 賈磊;湯在彥

本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N基于智能決策的傳感器網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)及其運(yùn)行方法，該方法包括：根據(jù)第一操作系統(tǒng)的第一進(jìn)程調(diào)度方法采集感知數(shù)據(jù)并發(fā)送至服務(wù)節(jié)點(diǎn)；接收并保存服務(wù)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的采用第二進(jìn)程調(diào)度方法的第二操作系統(tǒng)；切換操作系統(tǒng)，運(yùn)行所述第二操作系統(tǒng)，并將其標(biāo)識(shí)為第一操作系統(tǒng)，將原第一操作系統(tǒng)標(biāo)識(shí)為第二操作系統(tǒng)。該方法能夠合理配置感知節(jié)點(diǎn)的資源，提高感知節(jié)點(diǎn)信息采集與處理的時(shí)效性、節(jié)能性，同時(shí)又具有良好的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于智能決策的傳感器網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)及其運(yùn)行方法。

背景技術(shù)

傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)相互通信形成的網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由傳感模塊、處理模塊和電源模塊組成，完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)三項(xiàng)基本功能。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有廣泛的應(yīng)用。新一代更小、更廉價(jià)的低功耗設(shè)備的產(chǎn)生，分布式計(jì)算帶來(lái)的數(shù)據(jù)計(jì)算和處理能力的提高，通信技術(shù)的發(fā)展，以及微機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展，使得發(fā)展低成本、低功耗、多種距離的通訊的多功能傳感器成為可能。傳感器網(wǎng)絡(luò)按連接形式不同分為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和有線傳感器網(wǎng)絡(luò)兩部分。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)不需要固定網(wǎng)絡(luò)支持，具有快速展開、布設(shè)方便等特點(diǎn)，但穩(wěn)定性和可靠性要劣于有線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，嵌入式操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)感知節(jié)點(diǎn)的全部軟、硬件資源的分配、任務(wù)調(diào)度，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)。它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過(guò)裝卸某些模塊來(lái)達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面等。

C/S(Client/Server)架構(gòu)是客戶機(jī)和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。它通過(guò)它可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，將任務(wù)合理分配到Client端和Server端來(lái)實(shí)現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通訊開銷。

ISP(In-System Programmabilit，在線可編程)是指電路板上的空白器件可以編程寫入最終用戶代碼，而不需要從電路板上取下器件，已經(jīng)編程的器件也可以用ISP方式擦除或再編程。

長(zhǎng)進(jìn)程這里是指嵌入式操作系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)量大、用時(shí)時(shí)間長(zhǎng)的程序，比如視頻數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、發(fā)送相關(guān)的業(yè)務(wù)處理。

短進(jìn)程這里是指嵌入式操作系統(tǒng)處理的與數(shù)據(jù)量小，用時(shí)時(shí)間短的程序，比如溫度、濕度、亮度、加速度等狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集、發(fā)送相關(guān)的業(yè)務(wù)處理或者與音頻數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、發(fā)送相關(guān)的業(yè)務(wù)處理。

MPU(Microprocessor Unit，微處理器)空閑率是指在嵌入式操作系統(tǒng)作用下，MPU處理空閑/休眠狀態(tài)的時(shí)間占總的運(yùn)行時(shí)間的比率。在嵌入式操作系統(tǒng)作用下，MPU空閑率越高，表示整個(gè)節(jié)點(diǎn)能量消耗越少，感知節(jié)點(diǎn)工作時(shí)間越持久。

周轉(zhuǎn)時(shí)間T這里是指單位時(shí)間內(nèi)整個(gè)系統(tǒng)完成進(jìn)程的周轉(zhuǎn)時(shí)間T_i的平均值，即：

其中：T_i＝T_if-T_ia，T_if表示進(jìn)程完成時(shí)間，T_ia表示進(jìn)程到達(dá)時(shí)間。周轉(zhuǎn)時(shí)間T越小意味著對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，各相關(guān)資源的能量消耗越少，感知節(jié)點(diǎn)工作時(shí)間更持久。

在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)長(zhǎng)進(jìn)程和短進(jìn)程的需求經(jīng)常會(huì)發(fā)生變化，而現(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡(luò)通常是運(yùn)行在預(yù)先設(shè)定好的嵌入式操作系統(tǒng)中，而操作系統(tǒng)的核心——進(jìn)程調(diào)度方法也是與操作系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的，很難根據(jù)實(shí)際需求改變，這就容易導(dǎo)致系統(tǒng)資源無(wú)法合理地分配給需求更大的進(jìn)程，使周轉(zhuǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，造成系統(tǒng)資源的浪費(fèi)和能源的消耗。而如果要?jiǎng)討B(tài)更新操作系統(tǒng)，就會(huì)導(dǎo)致傳感器網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)時(shí)間不能運(yùn)轉(zhuǎn)，造成信息數(shù)據(jù)的流失。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，本申請(qǐng)的一個(gè)目的在于提出一種基于智能決策的傳感器網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)及其運(yùn)行方法，可以合理配置感知節(jié)點(diǎn)的資源，提高感知節(jié)點(diǎn)信息采集與處理的時(shí)效性、節(jié)能性，同時(shí)又具有良好的可靠性。