一文带你粗略了解无线传感器网络.doc
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1、一文带你粗略了解无线传感器网络引言无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由大量传感器节点组成的一种自组织网络,这些传感器节点不仅能感知网络内的环境信息,还具有简单的计算能力,同时可以将感知和计算后的相关信息在网络中进行传输,具有一定的通信能力。传感器节点是WSN中最重要的节点,它是整个WSN的基础,具有感知数据、处理数据、存储数据和传输数据的功能。传感器节点负责感知网络内的环境信息,收集监测数据并通过汇聚节点上报给用户节点。与其它无线通信网络相比,WSN有其自身显著的特点。大规模性:传感器网络的大规模性分为两种含义,一种是在某些很大面积的监测区域内部署传感器
2、节点,如森林、山地等区域为了监控火灾或进行其他环境监测活动;另一种是在面积有限的区域内部署大密度的传感器节点。自组织性:WSN是一种分布式自组织的无线网络,它没有中心控制管理,是由对等节点构成的网络。这种分布式结构可以更好的适应网络的变化,在网络发生变化时可以自动进行配置和管理,灵活性和实用性较强。路由多跳性:由于WSN的监测范围很大,传感器节点间数据传输距离会很远,所以WSN中多采用多跳路由转发的方式,使每个节点都具有路由转发功能,这样可以减少节点发送功率,降低网络能耗。健壮性:WSN经常应用于山地、森林等环境恶劣的野外区域,在这种环境中,传感器节点的维护工作较难实现,所以需要网络具有一定的
3、健壮性,当某些节点因为环境干扰或电池耗完不能正常工作时,网络内其他节点间可以自动调节以保证WSN的正常工作。1 无线传感器网络应用作为信息技术三大支柱之一,WSN以其低成本、低功耗、高适用性等特点在工业市场上已经得到广泛的应用。其主要应用领域集中在以下几个方面。1.1 军事侦察WSN能满足多种军事场景下信息获取的实时性和准确性,它可以感知战场态势。在军事应用中,大量传感器节点通过飞行器被抛洒在战场区域并形成自组网,网络内各个节点感知战场信息并收集、传输这些数据信息为作战部队提供情报。由于WSN具有密集型、随机分布的特点,使其在监控友军兵力、装备物资、弹药调配和战争损伤评估;监视战区情况、侦查敌
4、方军力和目标跟踪;探测和侦查生物化学攻击等方面起到很大作用。美国是第一个进行WSN研究的,从越南战争中开始研究用于发现越南物资运输车队的“热带树”传感器开始,美国在WSN研究方面投入了大量的人力、物力和资金,并成功将其应用到了军事领域。此外,WSN还可以应用于国土安全和国土边境监视等方面。1.2 环境监测随着人们对环境问题的关注,环境监测成为无线传感器网络的重要应用领域之一。目前社会的发展和大自然的变化,传统的环境监测手段已经不能满足人类的需求,使用传感器节点对室内外环境的采集、分析和监控显得尤为重要。由于传感器网络自身的特点,其为野外环境的监控工作提供了便捷。通过WSN收集震动和次声波信息可
5、以对火山爆发进行监测,提前发出预警;WSN还可以应用于动物跟踪、候鸟迁徙,通过观察动物的行为习惯进行种群研究;在植物上部署无线传感器网络能监控树木生成情况,收集光合作用等信息,给植物研究提供相关依据;在无人值守地区抛洒传感器节点可以进行无间断监测,弥补监测盲区获取更全面的环境数据。随着科学技术的大力发展,对室内环境的监控也是很有必要的。无线传感器系统的部署,不仅可以监测室内实时的温度、湿度和空气质量以改善室内环境。1.3 智能家居智能家居是将居住环境中的安防系统、照明系统、空调系统和其他家用电器等设备通过物联网技术连接起来实现自动化和智能化管理。在家用电器中嵌入传感器节点,通过无线网络与互联网
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