专利名称：一种基于安卓平台的移动传感网管理方法
技术领域：
本发明涉及在安卓平台上的一个移动开发应用方法来管理移动传感网，解决整个移动传感网的检测与控制问题，属于远程监控、即时通讯、对等网络和人工智能交叉技术应用领域。
背景技术：
移动传感网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，网络拓扑动态变化，源节点与目标节点之间利用中间移动节点机会性的存储转发信息，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息使收集的信息全面而完整。在现有的移动传感网典型应用中， 网络管理很模糊，一般采用集中模式，所有信息集中至(或分发于)汇聚节点，汇聚节点和网络外的应用系统交互，大多由汇聚节点负责收集和处理所有信息。从而增加了汇聚节点的负担，因而，对移动传感网的管理既没有充分发挥网络的分布计算资源优势，应用系统又不能及时的与移动传感网进行交互，不能实时监控无线传感网络的信息流。传感器节点被广泛的部署在监测区域采集信息，传感器自身采集到的数据。这些采集到的动态数据构成的数据集合类似于大型分布式数据库，需要一个传感器网络数据管理系统来管理。安卓是Google开发的基于Linux平台的开源手机操作系统。它包括操作系统、用户界面和应用程序——移动电话工作所需的全部软件，而且不存在任
何以往阻碍移动产业创新的专有权障碍。并且安卓源代码完全开放，便于开发人员更清楚的把握实现细节，便于提高开发人员的技术水平，有利于开发日更具差异性的应用。采用了对有限内存、电池和CPU优化过的虚拟机Dalvik，安卓的运行速度比想象的要快很多。 安卓是一个专门针对移动设备的软件集，它包括一个
操作系统，中间件和一些重要的应用程序。提供了在安卓平台上使用Java语言进行安卓应用开发必须的工具和API接口。应用程序框架支持组件的重用与替换。安卓是一个面向应用程序的丰富平台，它拥有许多具有吸引力的用户界面元素、数据管理和网络应用等优秀的功能。安卓还提供了很多颇具特色的接口。采集到的数据处理必须和传感器网络紧密结合，才能进行有效的移动传感网络的管理。其次，每个传感器节点产生的是连续的无限的数据流，传统的分布式数据库技术无法有效地处理这些无限的数据流。为了实现高效、准确的数据管理，可以将大量的动态数据通过转换接口映射到安卓平台的安卓内置数据库中，一方面为使用者和应用程序提供友好的编程接口 ；另一方面有效节能的采集数据、存储转发、分布计算。其最终目标使得传感器网络上的各种数据操作和网络的物理实现分离，使得传感器网络的用户只需关心所要提出的查询的逻辑结构，而不需关心传感器网络的细节。，对持久存储的数据提供有效的管理和访问手段。移动传感网正在成为一个新的范式，以协作的方式，独立的传感器节点收集和共享信息的收集信息。无处不在计算的普及，移动传感网监控一个特定的环境价值，如某一地区的温度、湿度或一个给定对象的运动。我们可以利用这些传感器节点不断采集相关，采集到的数据经过一个映射转换接口被连接到安卓内置的安卓内置数据库数据库里，被记录在一个控为了让远程应用与无线传感网交互，以及显示相关记录，本发明提出了基于安卓平台的移动传感网管理方法。
发明内容
技术问题本发明的目的是为移动传感网构建一个实时监控、易于交互的管理方法，提供了一种基于安卓平台的移动传感网管理方案。通过管理系统用户与移动传感网随时随地保持交互状态，使人们随时随地检查移动传感网任何组件的状态、收集和处理相关信息和操作移动传感网的节点移动与拓扑重组，解决当前网络交互、不能实时监控和管理的不足。技术方案本发明所采用的移动传感网管理方法为用户通过安卓平台上的客户端向移动传感网发送相关命令，相应程序被调用。移动传感网相应的信息处理融合后经过一个映射转换接口转换成可以在安卓内置数据库数据库存储的数据，经过对信息的分析客户端对节点进行相关移动和拓扑重组。一、体系结构
本发明所述的基于安卓的移动传感网管理系统的体系结构包括网络(包括网络节点和其检测的环境)、映射转换接口，客户端和网络交互应用。移动传感网是管理系统要处理的动态信息来源，移动传感网节点不仅动态搜集检测环境的信息还保存本身的变化的特征信息。映射控制结构是一个非常重要的组成部分，是移动客户端和移动传感网进行交互的接口。根据用户随时随处迁移的特性，在安卓平台上的客户端提供全方位的灵活性。本系统的体系结构包括三个模块移动传感网，控制映射接口和移动客户端与网络的交互。二、方法流程 1、建立移动传感网
本发明所述的基于安卓平台的移动传感网管理方法中，首先在网络信息量多、计算需求高、存储需求量大的地方部署大量移动节点，反之部署少量节点。组成移动传感网。(1)设置网络节点
本发明所述的传感网采用节点异构的特点搭建，将节点划分为传感器节点和汇聚节点，每个节点内都设置可以保存自身特征的特征表。并为每个节点分配一个唯一的标识，这个标识不依赖于具体的网络和节点环境。根据采集检测环境的温度、湿度和节点位移等信息的不同，将节点设置为温度传感器、湿度传感器和位移传感器。传感器节点分散部署，收集检测对象的信息并传递给汇聚节点，汇聚节点有较强的数据处理和转发能力，也是与外界通信的桥梁。(2)搭建网络拓扑
本发明网络拓扑结构根据监测环境的需要来布置，在需要重点信息采集的地方布置大量的节点，反之布置少量的节点。初步设定网络拓扑结构后。移动传感器网络根据信息需求驱动进行自身调整；当一些节点失效后或网络拓扑发生大的变化时，用户可通过管理系统中的安卓客户端来大幅度移动节点来维持移动传感网拓扑的动态平衡。(3)部署移动传感网
初步设定网络拓扑，根据不同的节点功能把整个网络划分为大杂聚、小聚集的网络。温度传感器节点、湿度传感器节点和位移传感器节点全面部署大杂聚
的构成整个移动传感网，根据节点某一功能，构成单一的小聚集移动传感网。2、设置映射转换接口
所述的基于安卓平台的移动传感网管理系统方法中，控制映射接口是移动传感网与安卓应用程序进行交互的接口。在本系统中，映射转换接口在硬件上是通过USB数据线进行连接，在软件上，实现移动传感网收集的数据要完全映射到移动客户端的安卓内置数据库数据库中，首先在安卓内置的数据库中建立一张表，存储字段类型设为data类型温度、湿度和位移，再用 Fil必tream类、Binary Reader把数据读成二进制数存入数据库内。安卓客户端发布的查看、显示和移动等命令，进过一定的映射规则，映射转换接口把这些命令成功解析成为移动传感网能识别的虚拟指令。3、客户端与网络交互
客户端是安卓平台上的一个应用程序，用户通过客户端查看移动传感网相关信息，实时的显示移动传感网的拓扑结构，通过客户端映射出移动传感网的节点的影像分布来操作和有效地管理移动传感器网络，使用移动设备上的一个安卓内置数据库数据库来存储传感器采集的相关信息，当连接到控制映射接口，本地数据库与远程数据库同步运行，从而实现实时监控，移动应用程序实现两个交互模块，节点信息交互模块和网络影像交互模块，管理系统在安卓平台上以列表的形式显示各节点信息，通过网络拓扑显示算法在安卓平台上显示网络拓扑图。根据用户提出的要求，相应的服务被调用，当用户想知道的一个传感器的电流值时，客户端与所需的传感器发送HTTP GET请求。在收到请求后，控制映射接口将沟通传感器节点和接收它的当前值。接收传感器的响应后，控制映射接口创建正确的XML和移动应用程序的响应。本发明的基于安卓平台的移动传感网的运行方法，在于用户通过在安卓平台上移动客户端与移动传感网进行交互，移动客户端是基于安卓平台下的一种程序应用；客户端具有反应性、自治性、移动性；移动传感网既可以检测环境信息又要采集自身特征；映射转换器是客户端与移动传感网进行交互的接口和桥梁，所述方法包含的步骤为
第一阶段，建立移动传感网
移动传感网由汇聚节点和传感器节点组成，传感器节点根据功能不同划分为温度传感器节点、湿度传感器节点和位移传感器节点，各节点分散部署形成网络的拓扑结构，
步骤1.1)节点设置移动传感网系统采用节点异构的方式搭建，将网络节点划分传感器节点和汇聚节点，通过Tiny0S操作平台(为传感器网络节点而设计的一个事件驱动的操作系统)将实现传感器节点功能的nesC程序(是对C的扩展，它基于体现TinyOS的结构化概念和执行模型而设计)烧制各类节点中，传感器节点分散部署，收集检测对象的信息并传递给汇聚节点；
步骤1. 2)拓扑建立根据检测环境的实际需要进行节点分布，移动传感网拓扑变化根据需要驱动而不断变化的，形成拓扑结构动态平衡的移动传感网； 第二阶段，设置映射转换接口
安卓客户端与移动传感网交互，客户端发送的命令经过映射转换接口映射为虚拟命令，移动传感网才能识别并执行；移动传感网收集的信息通过此接口映射到安卓内置数据库中被客户端所处理和显示；在硬件上，用户客户端与移动传感网用USB数据线连接；在软件方面，封装安卓内置的接口函数来满足要求； 第三阶段，移动客户端与网络交互
步骤3. 1)信息交互模块客户端发布提取移动传感网信息的命令，移动传感网对信息数据进行初步处理和转换映射到安卓内置数据库数据库中，依据的映射规则保证采集的信息无误、实时的存储到安卓内置数据库中；客户端调用内部设置的表格将数据显示在屏幕上；
通过基于移动传感网拓扑图生成算法，通过该算法，对通过系统接收到的节点信息进行分析汇总，得到节点邻近关系即邻居、父子关系，在根据邻近关系将无线传感器节点按照跳数分布排布，产生层次分明的拓扑步骤3. 2)网络节点影像交互模块网络拓扑是移动传感网的静态显示，网络节点在安卓平台上根据相应的投影规则形成节点影像图，通过映射转换接口实现移动传感网与网络影像图的同步跟踪；在节点影像图上，通过手势识别移动节点影像，客户端将位移这一变化转化为安卓命令，客户端命令经过映射转换接口转化成移动传感网识别并执行的命令，移动传感网节点发生移动。移动传感网中的每一个节点被分配一个唯一的标识，客户端根据节点的标识显示节点相关信息、在安卓屏幕上形成节点影像图和网络拓扑图，安卓客户端与移动传感网通过映射转换接口进行信息交互。移动传感网中节点被分配的标识为节点的id号，这个id号不依赖于具体的网络和节点环境，在烧制节点功能时被设定，安卓客户端通过映射转换接口实现移动传感网节点信息的显示和节点位移的实现。安卓客户端与移动传感网通过映射转换接口进行交互，节点采集的信息通过影射转换接口转换成能存储在安卓内置数据库的数据，使其能在安卓屏幕上显示，安卓客户端发送的命令通过影射转换接口转换为移动传感网执行的虚拟命令，操纵节点发生移动。所述安卓内置数据库的数据，经统计，将节点经过相应的投影规则在安卓屏幕上形成节点影像图，用户通过影像驱动网络节点位移，通过网络拓扑显示算法显示网络拓扑图。有益效果本发明所述的基于安卓平台的移动传感网管理方法中，本管理系统易操作易于监控移动传感网。只要在系统承担监控之前，移动传感网完成传感器节点的通信的初始化工作，通信协议初始化完成，用户客户端与控制映射接口连接后就可以管理移动传感网了。具体来说，本发明所述的方法具有如下的有益效果
(1)移动传感网有大量节点组成，分布在环境复杂的监测区域。节点自身能量有限并易受环境影响，故节点本身的特征很难精确扑捉，而本系统可以扑捉到每个节点的存在和其特征。可见，本发明所述的基于安卓平台的移动传感网管理系统的设计实现了对网络节点的精确捕捉。(2)本发明所述的基于安卓平台的移动传感网管理方法实现了随时随地对移动传感网动态拓扑的监控和相关数据的收集和显示。用户通过网络拓扑图，可以明确显示网络节点间连接关系，更便捷的管理网络；客户端通过在屏幕上形成的节点影像来操作节点。实现了对移动传感网的有效管理。
(3)在本发明所述的基于安卓平台的移动传感网管理方法中，客户端与移动传感网之间的交互实现了共享信息的功能，而客户端的移动性和智能性更增强了信息共享的灵活。客户端移动到所需信息的地方，而不影响与对方实际的交互，而且在这一交互过程中无需庞大的服务器和超量的带宽。(4)本发明所述的基于安卓平台的移动传感网管理方法提供了随时沟通、及时互动的交互服务，第三代移动通信技术的发展和手持终端设备软硬件的发展为交互代理提供更广阔更强大的执行环境，手持终端设备之间的移动更加提升了随时沟通、及时互动的质量和交互理念。(5)本发明所述的基于安卓平台的移动传感网管理方法加强了网络交互的智能性，通过安卓平台的智能性，提高其反应性，能够实现感应化交互，也就是说，交互的一方能够根据另一方的刺激或感应自主地移动到能够做出反应的地方。(6)在本发明所述基于安卓平台的移动传感网管理方法中，代表用户的客户端能够感知其监控环境，并根据环境与节点的变化作出适当的反应，使交互过程能够健壮持续地进行。
图1是移动传感网管理系统体系结构图。图2是基于无线传感器节点内部结构示意图。图3安卓应用示意图， 图4是活动状态转换示意图。
具体实施例方式下面对附图本发明的某些实施例作更详细的描述。根据图1，本发明建立在移动系统的基础上，具体的实施方式为 1、建立信息采集系统
采集系统信息包括移动传感网动态拓扑变化信息，周围环境信息和节点自身特征信息。根据需要设计每个节点的任务。将测温度、湿度和节点的位移的程序烧入传感器节点中，即为温度传感器，湿度传感器和位移传感器；传感器节点和汇聚节点设定唯一的id号， 汇聚节点位置比较稳定，其id号设为0;移动传感网接收用户客户端的指令做出相应反映。 根据采集密度的需要在精确采集信息的地方布置大量的节点，反之部署少量的节点。移动传感网节点将收集到的非电量(温度、湿度等)信息通过节点内的数据处理模块处理成数据 (图2)。然后再通过传输模块传输出去。移动传感网根据需求驱动微调网络拓扑。2、设置映射转换接口
映射转换接口是移动传感网与用户客户端交互的重要接口，当移动客户端发送一个请求到控制映射接口 ；映射转换接口将对客户端命令进行解析为移动传感网能识别的虚拟指令后发送回一个XML或图像文件，其中包含移动传感网采集所要求的的信息。映射转换接口和移动设备之间的所有通信都通过httpclient接口来完成，为了便于数据的查询本设计采用get方式。控制映射接口在硬件上可以是USB接口实现。3.移动传感网与客户端的交互(1)设计客户端应用
移动客户端就是安卓平台上的一个开发应用。安卓Manifest, xml是每一个应用都需要的文件，位于应用根目录下，它描述了程序包的全局变量，包括暴露的应用组件和为每个组件的实现类，什么样的数据可以操作以及在什么地方运行。基于安卓的移动传感网管理系统的设计与实现活动，包含以下四个关键状态(图 4)
①一个活动被放在活动栈的最上方，并且开始运行 ②该活动不再成为系统的焦点，但是它依然可见。系统保存了它的状态， 它处于暂停状态。③该活动已经完全模糊，几乎被另一个活动替代。系统仍然保存了它的状态，对于用户来说，它处于不可见状态。一旦内存需要空间，该活动就会被结束。④活动被暂停或中止，系统将这个活动的内存收回，然后结束该进程或者调用该操作系统。(2)管理系统的交互
管理系统使用移动设备上的一个安卓内置数据库来存储移动传感网采集的信息。客户端通过控制映射接口与移动传感网相连后，本地数据库与远程数据库同步的运行，移动应用程序捕捉移动传感网节点的id号通过识别技术绘制出网络节点的影像。当一些节点的 id号无法捕捉时，此节点消亡，用户就可以通过客户端上形成的影像移动节点来保持网络动态平衡。客户端发送命令信息给移动传感网，相应的服务将被调用，当用户要显示网络拓扑结构图时，安卓的命令通过映射转换接口转化为传感器识别发送的HTTP GET请求。在收到请求后，映射转换接口将沟通与传感器节点和接收它的当前位移。接收传感器的响应后， 映射转换接口将创建正确的XML和移动应用程序的响应。
权利要求
1.一种基于安卓平台的移动传感网的运行方法，其特征在于用户通过在安卓平台上移动客户端与移动传感网进行交互，移动客户端是基于安卓平台下的一种程序应用；客户端具有反应性、自治性、移动性；移动传感网既可以检测环境信息又要采集自身特征；映射转换器是客户端与移动传感网进行交互的接口和桥梁，所述方法包含的步骤为第一阶段，建立移动传感网移动传感网由汇聚节点和传感器节点组成，传感器节点根据功能不同划分为温度传感器节点、湿度传感器节点和位移传感器节点，各节点分散部署形成网络的拓扑结构，步骤1.1)节点设置移动传感网系统采用节点异构的方式搭建，将网络节点划分传感器节点和汇聚节点，通过Tiny0S操作平台将实现传感器节点功能的nesC程序烧制各类节点中，传感器节点分散部署，收集检测对象的信息并传递给汇聚节点；步骤1. 2)拓扑建立根据检测环境的实际需要进行节点分布，移动传感网拓扑变化根据需要驱动而不断变化的，形成拓扑结构动态平衡的移动传感网；第二阶段，设置映射转换接口 安卓客户端与移动传感网交互，客户端发送的命令经过映射转换接口映射为虚拟命令，移动传感网才能识别并执行；移动传感网收集的信息通过此接口映射到安卓内置数据库中被客户端所处理和显示；在硬件上，用户客户端与移动传感网用USB数据线连接；在软件方面，封装安卓内置的接口函数来满足要求；第三阶段，移动客户端与网络交互步骤3. 1)信息交互模块客户端发布提取移动传感网信息的命令，移动传感网对信息数据进行初步处理和转换映射到安卓内置数据库数据库中，依据的映射规则保证采集的信息无误、实时的存储到安卓内置数据库中；客户端调用内部设置的表格将数据显示在屏幕上；通过基于移动传感网拓扑图生成算法，通过该算法，对通过系统接收到的节点信息进行分析汇总，得到节点邻近关系即邻居、父子关系，在根据邻近关系将无线传感器节点按照跳数分布排布，产生层次分明的拓扑图；步骤3. 2)网络节点影像交互模块网络拓扑是移动传感网的静态显示，网络节点在安卓平台上根据相应的投影规则形成节点影像图，通过映射转换接口实现移动传感网与网络影像图的同步跟踪；在节点影像图上，通过手势识别移动节点影像，客户端将位移这一变化转化为安卓命令，客户端命令经过映射转换接口转化成移动传感网识别并执行的命令，移动传感网节点发生移动。
2.根据权利要求1所述的基于安卓平台的移动传感网的运行方法，其特征在于移动传感网中的每一个节点被分配一个唯一的标识，客户端根据节点的标识显示节点相关信息、 在安卓屏幕上形成节点影像图和网络拓扑图，安卓客户端与移动传感网通过映射转换接口进行信息交互。
3.根据权利要求2所述的基于安卓平台的移动传感网的运行方法，其特征在于移动传感网中节点被分配的标识为节点的id号，这个id号不依赖于具体的网络和节点环境，在烧制节点功能时被设定，安卓客户端通过映射转换接口实现移动传感网节点信息的显示和节点位移的实现。
4.根据权利要求3所述的基于安卓平台的移动传感网的运行方法，其特征在于，安卓客户端与移动传感网通过映射转换接口进行交互，节点采集的信息通过影射转换接口转换成能存储在安卓内置数据库的数据，使其能在安卓屏幕上显示，安卓客户端发送的命令通过影射转换接口转换为移动传感网执行的虚拟命令，操纵节点发生移动。
5.根据权利要求4所述的基于安卓平台的移动传感网的运行方法，其特征在于所述安卓内置数据库的数据，经统计，将节点经过相应的投影规则在安卓屏幕上形成节点影像图， 用户通过影像驱动网络节点位移，通过网络拓扑显示算法显示网络拓扑图。
全文摘要
一种基于安卓平台的移动传感网管理方法，用户在安卓平台上开发一个移动应用客户端通过USB数据线与移动传感网进行交互。移动传感网采用了异构节点来布置网络拓扑；映射转换接口完成两个功能，一个是客户端操作命令映射到映射转换接口的虚拟命令；另一个为移动传感网收集的信息数据映射到安卓平台内置的安卓内置数据库内，在客户端设置的显示模块包括节点显示、网络拓扑显示和网络节点影像显示。本方案可以通过安卓平台上形成的节点影像来远程操纵移动传感网。实现网络的实用性。本发明实现了随时沟通、及时互动的交互服务以及灵活的信息共享方式。
文档编号H04W24/00GK102547793SQ20121000613
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者岳文静, 朱起蕊, 陈志 申请人:南京邮电大学