無線傳感器網絡研究現狀與應用

1、無線傳感器網絡研究現狀與應用姓名：劉琦學號：G012012127單位：二旅一營無線傳感器網絡研究現狀與應用摘要：針對傳感器、微處理器和無線通信技術的最新發(fā)展，為了深入研究無線傳感器網絡的關鍵技術，在介紹無線傳感器網絡發(fā)展歷程、體系結構的基礎上，分析了國內外無線傳感器網絡的研究現狀，從軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測和智能家居等領域論述了無線傳感器網絡的應用，并結合已有研究，總結闡述了無線傳感器網絡研的熱點問題。研究結果表明，無線傳感器網絡朝著低成本、低能耗、安全、智能化等方向發(fā)展，對開展相關研究具有一定的參考價值。關鍵詞：無線傳感器網絡；傳感器節(jié)點；體系結構；物聯網1、引言無線傳感器網絡是新型的傳感器

2、網絡，由具有感知能力、計算能力和通信能力的大量微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自配置的網絡系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網絡覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)給觀察者。強大的數據獲取和處理能力使得其應用范圍十分廣泛，可以被應用于軍事、防爆、救災、環(huán)境、醫(yī)療、家居、工業(yè)等領域，無線傳感網絡已得到越來越多的關注。無線傳感器網絡的出現將會給人類社會帶來巨大的變革。本文主要論述了無線傳感器網絡研究現狀與應用。2、無線傳感器網絡的體系結構傳感器節(jié)點經多跳轉發(fā)，再把傳感信息送給用戶使用，系統(tǒng)構架包括分布式無線傳感器節(jié)點群、匯集節(jié)點、傳輸介質(Internet或衛(wèi)星通信)和網絡用戶端。

3、節(jié)點通過飛行器撒播、人工埋置或火箭彈射等方式任意散落在被監(jiān)測區(qū)域內。傳感網絡是核心，在感知區(qū)域中，大量的節(jié)點以無線自組網(ad-hocnetwork)方式進行通信，每個節(jié)點都可充當路由器的角色，并且每個節(jié)點都具備動態(tài)搜索、定位和恢復連接的能力，傳感器節(jié)點將所探測到的有用信息通過初步的數據處理和信息融合之后傳送給用戶，數據傳送的過程是通過相鄰節(jié)點接力傳送的方式傳送回基站，然后通過基站以衛(wèi)星信道或者有線網絡連接的方式傳送給最終用戶。3、國內外無線傳感器網絡研究現狀(1)國外無線傳感器網絡的研究現狀1998年，美國國防部提出了“智能塵?！钡母拍?，最先開始無線傳感器網絡技術的研究，目的是為監(jiān)控敵方的活

4、動情況而不被察覺。2001年，美國陸軍提出“靈巧傳感器網絡通信”計劃，將無人值守式彈藥、傳感器和未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)所用的機器人系統(tǒng)連成網絡，以便成倍提高單一傳感器的能力，從而提高未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)的生存能力。2002年，英特爾公司發(fā)布了“基于微型傳感器網絡的新型計算發(fā)展規(guī)劃”。美國科學基金委員會2003年制定了無線傳感器網絡研究計劃，研究領域涉及能感知有毒化學物、生物攻擊等的傳感器節(jié)點、分布環(huán)境下傳感器網絡的特性等問題。2005年，對網絡技術和系統(tǒng)的研究計劃中，主要研究下一代可靠性高、安全的可擴展的網絡、可編程的無線網絡及傳感器系統(tǒng)的網絡特性，資助金額達4000萬美元。止匕外，美國交通部、能源部、美國國家

5、航空航天局也相繼啟動了相關的研究項目。美國著名院校幾乎都有研究小組在從事無線傳感器網絡相關技術的研究。(2)國內無線傳感器網絡的研究現狀我國無線傳感器網絡及其應用研究幾乎與發(fā)達國家同步啟動，首次正式出現于1999年中國科學院知識創(chuàng)新工程試點領域方向研究的“信息與自動化領域研究報告”中。國內的一些科研單位和大學，如中國科學院自動化所、軟件及清華大學、哈爾濱工業(yè)大學從2002年開始在時間同步與定位、傳感器數據管理系統(tǒng)方面開展了研究工作。重慶大學也在同一時間開始研究嵌入式無線傳感器網絡節(jié)點、可重構技術、無線傳感器中的定位等技術。2004年，中國國家自然科學基金委員會將一項無線傳感器網絡項目(面上傳感

6、器網絡的分布自治系統(tǒng)關鍵技術及協(xié)調控制理論)列為重點研究項目；2005年，將無線傳感器網絡基礎理論和關鍵技術列入計劃；2006年初發(fā)布的國家中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃綱要為信息技術定義了3個前沿方向，其中2個與無線傳感器網絡的研究直接相關，即智能感知技術和自組織網絡技術。4、無線傳感器網絡的主要應用(1)火山監(jiān)測傳統(tǒng)的火山監(jiān)測系統(tǒng)通過部署帶有GPS的數據采集器來記錄地震和聲音信息，這種方式雖然能夠提供高精度的數據，但由于花費較高而且設備不能獲取長期的電源供給，因此很難部署應用。隨著傳感器網絡技術的發(fā)展，利用無線傳感器網絡對火山進行監(jiān)測的方案已被提上日程。哈佛大學于2005年在厄瓜多爾雷文塔活火山

7、附近部署了一個無線傳感器網絡監(jiān)測系統(tǒng)。該監(jiān)測系統(tǒng)由Mica2傳感器節(jié)點和次聲麥克風節(jié)點組成，次聲麥克風節(jié)點的作用是將傳感器節(jié)點采集的數據發(fā)送給基站，基站可以在9km的范圍內將數據轉發(fā)給火山觀測中心。傳感器以100Hz的頻率持續(xù)地采集地震和聲音數據。該無線傳感器網絡監(jiān)測系統(tǒng)以低耗費和部署相對簡單的方式實現了對真實火山的監(jiān)測，并獲取了大量的火山監(jiān)測數據，其意義是不言而喻的。(2)泥石流監(jiān)測臺灣逢甲大學和國立清華大學的(debrisflowobservation,DFO)項目利用無線傳感器網絡對泥石流進行監(jiān)測并能做出相應的預警。目前，逢甲大學的GIS中心通過在全臺灣部署的將近20個基站建立了先進的觀

8、測系統(tǒng).這些基站由雨量計、超音波水位計、張力電纜、超聲波傳感器、微震測量儀和CCD&相機組成，這些設備的基本采樣頻率為1Hz,并使用多跳路由的方式將數據傳送至基站，最后基站利用低軌道衛(wèi)星將實時數據傳送回GIS中心。系統(tǒng)也可以使用ADSLGSMGPRSEPSTNW絡等方式傳送數據。5、結束語無線傳感器網絡作為一種無基礎架構的分布式多跳無線通信系統(tǒng)，它無需鋪設定的基礎網絡設施，利用具有路由功能的節(jié)點，可以動態(tài)、靈活地組成網絡，將被廣泛應用于軍事和民用領域，隨著相應基礎性問題和關鍵技術的解決，無線傳感器網絡市場潛力非常巨大。參考文獻：11任豐原，黃海寧.無線傳感器網絡【J】.軟件學報,2003,14(2)1148-1157.2孫利民，李建中等.無線傳感器網絡【M.北京：清華大學出版社，2005.【3】林闖.無線傳感器網絡研究現狀【J.北京工商大學