无线传感器网络由大量的微型网络传感节点构成,这些节点被用于测试、传感、收集、处理被观测对象,节点收集的信息被发送到远端用户。对这样大量长时间部署的节点的应用很可能会变化,因此,需要节点有能力对已部署的无线传感器网络节点进行升级。本文依托国家发改委“IPv6无线传感器网络节点”项目和电子科技大学青年基金“无线传感器网络的远程配置和在线升级”项目设计了支持在线升级无线传感器网络系统结构和运行机制,并实现了该机制的功能。多数嵌入式环境的操作系统、系统库和在系统之上运行的应用程序等软件环境由一个映像构成。对这样的系统进行升级就需要对整个系统进行升级,因此升级的能量消耗很高,这样的系统不适合目前无线传感器网络的应用。本文通过设计并实现了支持操作系统程序动态升级的系统结构,该系统结构由内核、可动态加载的模块、消息和功能注册的结构和机制实现。本文首先介绍了WSN操作系统,并对WSN在线升级技术进行了分析,包括操作系统层面、代码发布协议层面和中间件技术。最后提出可升级的操作系统框架和相关机制、给出相关实现细节并通过模拟平台对该机制进行验证。该机制提供运行时加载、卸载和升级应用的能力。由于只需要对应用模块进行操作而不是修改整个系统,因此在能耗和传输开销将比一般的操作系统更换减少很多。本文设计了支持操作系统和应用程序升级的系统模块结构。建立了应用程序模块之间通信的消息结构和通信机制,并根据支持模块升级的需要,设计的模块功能注册机制,并通过实验验证了这样的系统结构。