CN105208573B - 一种无线传感器网络分析方法 - Google Patents

Abstract

一种无线传感器网络分析方法属于无线传感器网络技术领域，尤其涉及一种无线传感器网络分析方法。本发明提供一种稳定性好、显示直观的无线传感器网络分析方法。本发明包括模型部分，完成系统的数据处理和业务逻辑、定义系统处理的数据模型，包括IEEE 802.15.4标准定义的四大类帧格式：信标帧、数据帧、确认帧和命令帧，其中命令帧分为关联请求、关联响应、解关联通知、数据请求、PAN ID冲突通知、孤立通知、信标请求、协调器重排列和GTS请求。

Description

一种无线传感器网络分析方法

技术领域

本发明属于无线传感器网络技术领域，尤其涉及一种无线传感器网络分析方法。

背景技术

无线传感器网络(简称传感网)是由部署在监测区域内大量的具有数据采集和处理功能的微型传感器节点组成，通过无线通信的方式形成的一个多跳自组织网络，以实现协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中监测对象的信息。无线传感器网络能够广泛应用于军事安防、管网检测、环境监测和预测、工业控制、空间探索、医疗护理、智能家居、智能交通和智能城市等领域，将在国民经济各个领域中扮演越来越重要的作用，近年来，随着计算机技术和信息技术的发展，无线通信技术已经应用到人们生活和工作的各个方面。在此基础上，由IEEE802.15.4协议发展而来的ZigBee技术更是获得众多厂商以及国内外科研机构的青睐。

由于无线传感器网络数据的不可见性和非直观性，目前的研究者多采用仿真模拟的方式测试网络协议和程序，该方法虽然在一定程度上方便可行，但是不能完全体现真实环境中无线传感器网络的工作状态。从而导致仿真结果与实际情况存在较大误差。这也是现阶段研究无线传感器网络及相关协议的一大障碍。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种稳定性好、显示直观的无线传感器网络分析方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括模型部分，完成系统的数据处理和业务逻辑、定义系统处理的数据模型，包括IEEE 802.15.4标准定义的四大类帧格式：信标帧、数据帧、确认帧和命令帧，其中命令帧分为关联请求、关联响应、解关联通知、数据请求、PAN ID冲突通知、孤立通知、信标请求、协调器重排列和GTS请求；

视图模块负责数据的显示，包括显示解析后的数据帧信息、实时显示无线传感器网络拓扑结构以及无线传感器各节点信道资源分配显示；

数据处理流程：软件启动后，首先配置串口参数并与采集硬件建立连接，然后软件接收采集硬件发送的数据并将这些数据进行封装等待下一步的处理，封装后的数据帧进入Model模块线程池中的消息队列等待空闲线程进行分析处理，分析后的数据由控制器分发往各个界面进行显示。

作为一种优选方案，本发明所述数据处理流程，数据进入系统后首先被封装成MessageModel类型，MessageModel类中定义获取帧格式、帧的到达时间、帧的源地址目的地址、帧载荷以及帧头控制字段，Model部分针对IEEE 802.15.4标准定义四大类帧：信标帧、数据帧、确认帧和命令帧，以及命令帧细分的关联请求、关联响应、解关联通知、数据请求、PAN ID冲突通知、孤立通知、信标请求、协调器重排列和GTS请求。(如图5所示)

作为另一种优选方案，本发明所述数据进入Model模块后，首先被复制成两份，其中一份进入View(视图)模块进行显示；另一份被放入消息队列中等待线程处理，然后系统从线程池中取出一个空闲线程，该线程从消息队列取出一个消息进行处理，获取帧的数量、比例以及网络拓扑结构分析；

获取帧的数量和比例：对于每种帧设置一个int型变量，每到达一个消息，对其进行分析得出帧类型后，将相应的变量加1，然后将该变量除以全部帧的数量即得到该帧的比例；

网络拓扑结构分析：根据IEEE802.15.4协议规定，无线传感器节点申请入网时需向协调器节点发送“关联请求”帧，协调器节点收到关联请求后，如果同意入网就向申请入网节点发送“关联响应”帧。

作为另一种优选方案，本发明所述视图模块的拓扑结构图入网节点v，与v相关的节点为两种，一种是关键节点，一种是普通节点，图形框架F_i＝(G_i,Q_i)，图形单元G_i＝(V_i,E_i)；施加在节点v中的力的总和为：

在公式(1)中，f_uv代表v的邻节点对v施加力的情况，即弹簧施加力的情况；g_uv和h_uv分别是节点v周围的普通节点和关键节点对v施加的万有引力；度值大于10的节点为关键节点，度值小于10的节点为普通节点；

用d(p,q)代表点p，q之间的距离(欧几里得距离)并且用P_v＝(x_v,y_v)代表节点v的坐标，由公式(1)可知，节点v的x方向受力的合力是：

l_uv是弹簧的自然长度，也就是当节点v与其邻节点间受到的弹簧合力为0时，弹簧的长度；

当节点u是普通节点时，节点u和节点v之间的万有引力系数是

当节点u是关键节点时，节点u和节点v之间的万有引力系数是

作为一种优选方案，本发明所述节点v受到的f(v)分为x，y两个方向上的分力Δ_x(v)和Δ_y(v)，二者分别是随着界面刷新节点v在x，y方向上移动的距离，

f_x(v)＝m(v)a_x(v)；m(v)是节点v的质量，a_x(v)是节点v的加速度，每一个节点都具有同样的质量1，那么a_x(v)＝f_x(v)；

节点v的初始化速度是0，即节点v在第一个可视化步骤D_i+1中的初始化速度是0，那么在x的运动方向上，节点v在t时刻的运动速度为：

节点v在t时刻运动到的位置为：

这里t₀＝0，t₁＝t₀+Δ_t，...，t_j＝t_j-1+Δ_t，当Δ_t非常小时，将节点v在时间段[t_j-1,t_j]内的加速度看成一个常量a_x(t_j-1)；那么在时间段[t_j-1,t_j]内，节点v在x方向上的速度为：

V(t_j)＝V(t_j-1)+a_x(t_j-1)Δ_t (8)

位移为：

在时间段[t_j-1,t_j]内的位移差是：

作为一种优选方案，本发明所述Δ_t＝0.2

作为一种优选方案，本发明所述u，v之间的距离为70图形单元格。

作为另一种优选方案，本发明所述在本套虚拟仪器实现中，

作为另一种优选方案，本发明所述在本套虚拟仪器实现中，

作为另一种优选方案，本发明所述Δ_t＝0.2。

作为另一种优选方案，本发明所述

作为另一种优选方案，本发明所述模型部分还维护一个消息队列和线程池，数据进入该模块后，首先被放入消息队列中等待线程处理，然后系统从线程池中取出一个空闲线程，该线程从消息队列取出一个消息进行处理，获得帧的类型、帧中各字段的详细信息。

其次，本发明所述视图模块的Links接口包括显示消息showMessage、添加节点addNode、重启reStart部分，一控制模块控制视图模块的视图更新。

另外，本发明所述视图模块包括MessageView、NetworkView、TimeSeriesView、BandWidthView部分，当串口接收到数据或者根据串口数据判断无线传感器网路拓扑结构发生改变时，全局控制器LinkManager轮询访问各主视图界面，各界面进行相应的更新或修改。

本发明有益效果。

本发明完成各种测试和测量的应用，具有单一硬件数据采集，多种形式数据表现，统计手段多样化，分析方法多样化的特点。本发明将数据的显示、逻辑处理和控制部分分成独立的模块，使数据的输入、处理和显示分开，提高了系统的稳定性、可维护性和扩展性。

本发明通过对接收到的数据进行分析，能够得到无线传感器网络的多种信息(如：各种帧的时序图及所占的比例、帧中各字段的详细信息和网络的整体拓扑结构)并将这些信息直观、实时地显示出来。因此，使得研究人员能够直观准确地得到网络的数据而不必借助仿真工具，减少了研究实验的误差。

本发明视图模块的拓扑结构图入网节点绘制方法，能够美观、准确地显示无线传感器网络的拓扑结构，避免了传统拓扑绘图算法的边交叉、点重合等问题，方便对网络的整体结构进行准确直观的判断。

本发明可借助通用的采集硬件，能够对多种采用ZigBee协议的无线传感器网络发送的数据进行分析。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1为本发明的总体构成图。

图2为本发明的数据处理流程图。

图3为本发明的视图模块构成图。

图4为软件的视图框架数据分析示意图。

图5是Model部分帧的数据模型图。

图6是节点v所受到的引力示意图。

具体实施方式

如图所示，本发明可采用无线传感器节点和数据采集模块，传感器节点具有采集监控数据并发送的功能，由符合IEEE 802.15.4标准的Si4432和ATmega32L微处理器组成。数据采集模块的数据处理芯片采用基于AVR RISC结构的CMOS微处理器——ATmega128L芯片和Si4432无线通信芯片。数据采集模块可作为Sink节点通过无线方式与无线传感器网络中的各节点通信。

如图1所示，各个模块各司其职，互不干扰，减少了系统的耦合度，方便以后对软件的修改和完善。“模型(Model)”部分为整个软件的核心，它能够直接访问并处理数据，它封装与系统的业务逻辑相关的数据以及对数据的处理方法，不依赖软件中的其它模块，在本系统中为封装硬件采集模块捕捉到的数据包和虚拟网络拓扑可视化节点信息，以及向调用者提供的公共接口。Model部分主要完成系统的数据处理和业务逻辑，定义了系统处理的数据模型，包括IEEE 802.15.4标准定义的四大类帧格式：信标帧、数据帧、确认帧和命令帧，其中命令帧又细分为关联请求、关联响应、解关联通知、数据请求、PAN ID冲突通知、孤立通知、信标请求、协调器重排列和GTS请求。

如图2所示，可通过串口(COM1，COM2等可选端口)与采集硬件建立连接，然后接收采集硬件发送的数据并将这些数据进行封装等待下一步的处理。数据进入系统后首先被封装成MessageModel类型，MessageModel类中定义了获取帧格式、帧的到达时间、帧的源地址目的地址、帧载荷以及帧头控制字段等方法，Model部分针对IEEE 802.15.4标准定义的四大类帧：信标帧、数据帧、确认帧和命令帧，以及命令帧细分的关联请求、关联响应、解关联通知、数据请求、PAN ID冲突通知、孤立通知、信标请求、协调器重排列和GTS请求等定义了相应的数据模型类，如图5所示。这些定义帧数据模型的类为MessageModel类，并调用MessageModel中的方法获取各自的帧格式、帧载荷、帧头、地址等字段信息。

模型部分还维护一个消息队列和线程池，数据进入Model模块后，首先被复制成两份，其中一份由上述帧数据模型进行处理并进入View模块进行显示；另一份被放入消息队列中等待线程处理，然后系统从线程池中取出一个空闲线程，该线程从消息队列取出一个消息进行处理，获取各种帧的数量、比例以及网络拓扑结构分析等。

1、获取帧的数量和比例：对于每种帧设置一个int型变量，每到达一个消息，对其进行分析得出帧类型后，将相应的变量加1。然后将该变量除以全部帧的数量即得到该帧的比例。

2、网络拓扑结构分析：根据IEEE 802.15.4协议规定，无线传感器节点申请入网时需向协调器节点发送“关联请求”帧，协调器节点收到关联请求后如果同意入网就向申请入网节点发送“关联响应”帧。由此可知，通过分析关联响应帧的源地址和目的地址即可以得到网络节点的连接状态，进而得到网络的整体拓扑结构。

“视图(View)”模块负责数据的显示，包括显示解析后的数据帧信息、实时显示无线传感器网络拓扑结构以及无线传感器各节点信道资源分配显示等。View模块完成一个数据模型到多个表现模块的对应。如图3所示，Links接口中具备统一的功能方法(显示消息showMessage()、添加节点addNode()、重启系统reStart()、关闭系统close())，视图模块中的所有视图(addressListView、bandWidthView、messageView、networkView、chartView、timeSeriesView)都实现了Links接口中的方法。系统的后台有一全局控制器LinkManager(控制模块)，用于控制所有视图模块的视图更新，LinkManager类中维护一个Links类型的链表(List<Links>linkingViews)，当数据改变时，LinkManager中相应的方法会轮询Links链表中的各个元素以通知所有视图改变显示。SelectingView实现了Links接口并且有一LinkManager的成员变量，当串口接收到数据或者根据串口数据判断无线传感器网路拓扑结构发生改变时，全局控制器LinkManager会轮询访问各主视图界面，各界面进行相应的更新或修改。这样使得数据的处理和显示具有很高的模块化，降低系统的耦合度、增强了可扩展性。

如图2所示，首先选择串口配置参数和端口号并向采集模块发送密钥匹配参数，若该参数能与固化在芯片中的密钥参数匹配，采集模块接受连接请求并建立连接。然后接收采集模块发送的数据并将这些数据进行封装等待下一步的处理，封装后的数据帧进入Model模块线程池中的消息队列等待空闲线程进行分析处理，分析后的数据由LinkManager分发往视图模块中的各个界面显示。

无线传感器网络往往包含大量的传感器节点，网络中存在大量的边和节点，拓扑结构复杂。现有基于力学模型的拓扑绘图方法：将拓扑节点抽象成一个刚性环，用一根弹簧抽象节点与节点之间的边。用弹簧的排斥力和吸引力来模拟节点之间的相互作用。通过计算每个拓扑节点受到吸引力和排斥力的合力，并多次迭代计算该节点在合力作用下移动的位移，最后使所有节点达到力学系统的平衡状态。然而当无线传感器网络规模逐渐扩大，拓扑结构图变得越来越复杂，关键节点之间，尤其是各个关键节点的私有邻节点域之间势必发生交叉覆盖冲突。下面详细介绍本发明的拓扑绘图方法。

对于一个单一节点v，除了受到其邻节点的力(即弹簧的力)还要受到其他节点万有引力的影响。这里把与v相关的节点分为两种，一种是关键节点，一种是普通节点。关键节点由于其结构的复杂性，度值偏大，对v的引力影响势必超过普通节点对v的引力影响。通过Matlab对算法进行仿真分析，可以得到以下结论：对于规模适中的无线传感器网络(节点数目在200到500之间)，选取度值大于10的节点作为关键节点，度值小于10的节点作为普通节点是最优的。那么对于一个图形框架F_i＝(G_i,Q_i)，图形单元G_i＝(V_i,E_i)。施加在节点v中的力的总和为：

为了解释这个由关键节点带来的额外万有引力，在此举一个例子。在图6所示的图形框架中包含四个关键节点V₁,V₂,V₃和V₄及与它们相关的子节点。

现有Spring算法，施加在节点v上的合力集为。

在本发明中，由于加入额外关键节点的万有引力，那么施加在节点v上的合力集为。

关键节点额外的万有引力为

在公式(1)中，f_uv代表v的邻节点对v施加力的情况，即弹簧施加力的情况；g_uv和h_uv分别是节点v周围的普通节点和关键节点对v施加的万有引力。

力f_uv遵循胡克定律，即f_uv的大小正比于u，v之间距离的大小，当u，v之间的距离是一恒定长度时(即弹簧的长度是自然长度)，力f_uv的大小是0。在本发明中，从图形大小和界面美观考虑，该自然长度值设置为70图形单元格。

用d(p,q)代表点p，q之间的距离(欧几里得距离)并且用P_v＝(x_v,y_v)代表节点v的坐标。那么，由公式(1)可知，节点v的x方向受力的合力是。

节点v在y方向受到的合力与公式(4.7)差别不大。参数l_uv,的大小与节点所处位置无关，这些参数可以解释如下。

1.l_uv是弹簧的自然长度，也就是当节点v与其邻节点间受到的弹簧合力为0时，弹簧的长度。在发明网络拓扑结构视图模块中，这一长度如上文所提，设置为70图形单元格。

2.根据胡克定律，节点u，v之间弹簧的劲度系数是的值越大，节点u，v之间的距离越接近l_uv。在本发明的拓扑视图模块中，设置如下。

3.当节点u是普通节点时，节点u和节点v之间的万有引力系数是通过Matlab仿真可知，的值过小会导致算法收敛较慢并且最终得到的拓扑图中普通节点过于分散，反之，过大虽然会提高算法的收敛速度，但是最终生成的拓扑图中，普通节点会聚集在一起难以分辨。通过试验发现，本发明实现中，为最优的。

4.当节点u是关键节点时，节点u和节点v之间的万有引力系数是通过Matlab仿真可知，的值过小会导致算法收敛较慢并且最终得到的拓扑图中关键节点分布过于分散进而导致整个拓扑图过于分散，反之，过大虽然会提高算法的收敛速度，但是最终生成的拓扑图中，关键节点会聚集在一起使得整体拓扑结构中各个节点难以分辨。通过试验发现，本发明实现中，为最优的。

在发明的网络拓扑结构视图模块中，当有新的绘图任务时，界面每2s重新刷新一次，界面每次刷新都会使无线传感器网络拓扑结构图细微地调整，而调整的方向正是使每一个新入网的节点v所受合力为0的方向，换言之，每2秒重新计算入网节点的受力方向，直至达到力学平衡。界面每一次细微的刷新正是前面所述的图形框架可视化步骤D_i。节点v因为所受合力不为0或不趋近于0，势必会向所受合力方向移动，然而节点v随着界面的刷新，其移动的速率大小势必会影响界面刷新时的美观性与平滑性。

采用数值最小化技术来逐渐削减每个节点所受的合力，通过这一方法可以使无线传感器网络的拓扑结构图中的各节点逐渐趋于受力均衡，同时使界面刷新平滑稳定。下面将详述这一方法。

在无线传感器网络的拓扑结构图中，每一个入网节点v受到的合力f(v)又被分为x，y两个方向上的分力；要寻找一个即满足界面刷新美观性与平滑性，又满足界面刷新时效性的最适合的Δ_x(v)和Δ_y(v)(二者分别是随着界面刷新节点v在x，y方向上移动的距离)。下面对x方向的移动距离做具体说明，y方向的移动距离与x方向的移动情况相同。

根据牛顿第二定律f_x(v)＝m(v)a_x(v)。m(v)是节点v的质量，a_x(v)是节点v的加速度。每个节点的质量为1，那么a_x(v)＝f_x(v)。

节点v的初始化速度是0(即节点v在第一个可视化步骤D_i+1中的初始化速度是0)，那么在x的运动方向上，节点v在t时刻的运动速度为。

节点v在t时刻运动到的位置为。

这里t₀＝0，t₁＝t₀+Δ_t，...，t_j＝t_j-1+Δ_t，当Δ_t非常小时，可以将节点v在时间段[t_j-1,t_j]内的加速度看成一个常量a_x(t_j-1)。那么在时间段[t_j-1,t_j]内，节点v在x方向上的速度为。

V(t_j)＝V(t_j-1)+a_x(t_j-1)Δ_t (8)。

位移为。

在时间段[t_j-1,t_j]内的位移差是。

公式(8)(9)(10)中的Δ_t设置正是界面平滑美观过度的关键，Δ_t＝0.2，那么在系统界面每一个刷新周期中，根据牛顿第二定律，节点v的速度和位移最多被改变10次。这样系统界面在刷新过程中，节点位置过度平滑，有时甚至非常微小。在公式(10)中，由于Δ_t的设置过于微小，V_x(t_j-1)Δ_t项可以被忽略。因此，公式(10)可以简写为。

根据牛顿第二定律，f_x(v)＝m(v)a_x(v)，m(v)＝1，那么公式(11)可以改写为。

在公式(4.17)中，由于Δ_t＝0.2，那么C＝1/50，最后将公式(1)中的力学公式转换为位移公式为。

为了图形界面刷新整体一致性与平滑性，对于网络拓扑结构图上的每一个节点v，设置其下一时间段内位移Δ_x(v)的范围。

另外，为了提高处理效率，当节点之间的距离大于200图形单元格时，略去普通节点间的万有引力；当节点间的距离大于500图形单元格时，略去关键节点施加的额外万有引力被。综上，拓扑绘图方法具有以下优点。

1.节点之间弹簧的弹力确保了节点v与其邻节点u之间的距离无限趋近于弹簧的自然长度l_uv直至达到力学平衡。

2.普通节点之间的万有引力保证了节点之间距离不会太近，进而避免了图形重叠或线交叉现象。

3.关键节点间的额外万有引力使关键节点的邻节点集N(v_i)，N(v_i+1)，......，N(v_i+B-1)彼此之间最大程度的散开，并且尽可能维持与保护自己增长与扩展的范围。

4.此外，关键节点的额外万有引力使网络拓扑结构图中的关键节点整体排列趋于一条固定的直线。与关键节点相关的邻节点在保持彼此图形不被覆盖的前提下，整体平滑有序。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无线传感器网络分析方法，其特征在于包括模型部分，完成系统的数据处理和业务逻辑、定义系统处理的数据模型，包括IEEE 802.15.4标准定义的四大类帧格式：信标帧、数据帧、确认帧和命令帧，其中命令帧分为关联请求、关联响应、解关联通知、数据请求、PAN ID冲突通知、孤立通知、信标请求、协调器重排列和GTS请求；

视图模块负责数据的显示，包括显示解析后的数据帧信息、实时显示无线传感器网络拓扑结构以及无线传感器各节点信道资源分配显示；

数据处理流程：软件启动后，首先配置串口参数并与采集硬件建立连接，然后软件接收采集硬件发送的数据并将这些数据进行封装等待下一步的处理，封装后的数据帧进入Model模块线程池中的消息队列等待空闲线程进行分析处理，分析后的数据由控制器分发往各个界面进行显示；

所述数据处理流程，数据进入系统后首先被封装成MessageModel类型，MessageModel类中定义获取帧格式、帧的到达时间、帧的源地址目的地址、帧载荷以及帧头控制字段，Model部分针对IEEE 802.15.4标准定义四大类帧：信标帧、数据帧、确认帧和命令帧，以及命令帧细分的关联请求、关联响应、解关联通知、数据请求、PAN ID冲突通知、孤立通知、信标请求、协调器重排列和GTS请求；

所述数据进入Model模块后，首先被复制成两份，其中一份进入View视图模块进行显示；另一份被放入消息队列中等待线程处理，然后系统从线程池中取出一个空闲线程，该线程从消息队列取出一个消息进行处理，获取帧的数量、比例以及网络拓扑结构分析；

获取帧的数量和比例：对于每种帧设置一个int型变量，每到达一个消息，对其进行分析得出帧类型后，将相应的变量加1，然后将该变量除以全部帧的数量即得到该帧的比例；

网络拓扑结构分析：根据IEEE 802.15.4协议规定，无线传感器节点申请入网时需向协调器节点发送“关联请求”帧，协调器节点收到关联请求后，如果同意入网就向申请入网节点发送“关联响应”帧。

2.根据权利要求1所述一种无线传感器网络分析方法，其特征在于所述视图模块的拓扑结构图入网节点v，与v相关的节点为两种，一种是关键节点，一种是普通节点，图形框架F_i＝(G_i,Q_i)，图形单元G_i＝(V_i,E_i)；施加在节点v中的力的总和为：

在公式(1)中，f_uv代表v的邻节点对v施加力的情况，即弹簧施加力的情况；g_uv和h_uv分别是节点v周围的普通节点和关键节点对v施加的万有引力；度值大于10的节点为关键节点，度值小于10的节点为普通节点；

用d(p,q)代表点p，q之间的距离，并且用P_v＝(x_v,y_v)代表节点v的坐标，由公式(1)可知，节点v的x方向受力的合力是：

l_uv是弹簧的自然长度，也就是当节点v与其邻节点间受到的弹簧合力为0时，弹簧的长度；

当节点u是普通节点时，节点u和节点v之间的万有引力系数是

当节点u是关键节点时，节点u和节点v之间的万有引力系数是

3.根据权利要求2所述一种无线传感器网络分析方法，其特征在于所述节点v受到的f(v)分为x，y两个方向上的分力Δ_x(v)和Δ_y(v)，二者分别是随着界面刷新节点v在x，y方向上移动的距离，

f_x(v)＝m(v)a_x(v)；m(v)是节点v的质量，a_x(v)是节点v的加速度，每一个节点都具有同样的质量1，那么a_x(v)＝f_x(v)；

节点v的初始化速度是0，即节点v在第一个可视化步骤D_i+1中的初始化速度是0，那么在x的运动方向上，节点v在t时刻的运动速度为：

节点v在t时刻运动到的位置为：

这里t₀＝0，t₁＝t₀+Δ_t，...，t_j＝t_j-1+Δ_t，当Δ_t非常小时，将节点v在时间段[t_j-1,t_j]内的加速度看成一个常量a_x(t_j-1)；那么在时间段[t_j-1,t_j]内，节点v在x方向上的速度为：

V(t_j)＝V(t_j-1)+a_x(t_j-1)Δ_t (8)

位移为：

在时间段[t_j-1,t_j]内的位移差是：

4.根据权利要求2所述一种无线传感器网络分析方法，其特征在于所述u，v之间的距离为70图形单元格。

5.根据权利要求3所述一种无线传感器网络分析方法，其特征在于所述

6.根据权利要求1所述一种无线传感器网络分析方法，其特征在于所述模型部分还维护一个消息队列和线程池，数据进入该模块后，首先被放入消息队列中等待线程处理，然后系统从线程池中取出一个空闲线程，该线程从消息队列取出一个消息进行处理，获得帧的类型、帧中各字段的详细信息。

7.根据权利要求1所述一种无线传感器网络分析方法，其特征在于所述视图模块的Links接口包括显示消息showMessage、添加节点addNode、重启reStart部分，一控制模块控制视图模块的视图更新；所述视图模块包括MessageView、NetworkView、TimeSeriesView、BandWidthView部分，当串口接收到数据或者根据串口数据判断无线传感器网路拓扑结构发生改变时，全局控制器LinkManager轮询访问各主视图界面，各界面进行相应的更新或修改。