无线传感技术应用与挑战

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1、无线传感技术应用与挑战一、引言2二、无线传感器网络的特点31.无线传感器网络包括了大面积的空间分布32.能源受限制33.网络自动配置，自动识别节点34.网络的自动管理和高度协作性3三、无线传感器网络的研究热点31能量控制32容错机制43路由选择44数据采集与处理45网络安全协议问题4四、无线传感器网络在公交信息采集中的应用51国内外公交系统中车辆位置信息获取的主要方法52无线传感器网络通信标准及其定位方法的选择5五、总结7一、引言无线传感器网络技术（WirelessSensorNetwork，简称WSN）被认为是21世纪最重要技术之一，美国《技术评论》杂志曾评出对世界产生深远影响的十大

2、新兴技术，无线传感器网络被列为第一。无线传感器网络是一种由“侦测”功能发展出来的独立网络模式，它的基本组成单位是无线传感器节点，这些节点集成了传感器、微处理器、无线接口和电源管理四个主要模块，它们共同组成了传感器网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖地理区域中感知对象的信息，并转发给观察者，依此做出适当的回应。作为一个全新的研究课题，它综合了传感器技术、嵌入式技术、分布式信息处理技术和通信技术，在军事、工业、医疗、交通和民用等诸多方面有着巨大的应用价值，目前已成为科学领域一个活跃的研究分支，是信息感知和采集的一场革命。二、无线传感器网络的特点无线传感器网络有4大特点1.无线传感器

3、网络包括了大面积的空间分布比如在军事应用方面，可以将无线传感器网络部署在战场上跟踪敌人的军事行动；智能化的终端可以大量地装在宣传品、子弹和炮弹壳中，在目标地点撒落下去，形成大面积的监视网络。2.能源受限制网络中每个节点的电源是有限的，网络大多工作在无人区域或者对人体有伤害的恶劣环境中，更换电源几乎是不可能的事，这势必要求网络功耗要小，以延长网络的寿命，而且要尽最大可能地节省电源消耗。3.网络自动配置，自动识别节点这包括自动组网、对入网的终端进行身份验证、防止非法用户入侵。相对于那些布置在预先指定地点的传感器网络而言，无线传感器网络可以借鉴AdHoc（自组织网络）方式来配置，当然前提要有

4、一套合适的通信协议来保证网络在无人干预的情况下自动运行。4.网络的自动管理和高度协作性在无线传感器网络中，数据处理由节点自身完成，这样做的目的是减少无线链路中传送的数据量，只有与其他节点相关的信息才能在链路中传送。以数据为中心的特性是无线传感器网络的又一个特点，由于节点不是预先计划的，而且节点位置也不是预先确定的，这样就有一些节点由于发生较多错误或者不能执行指定任务而被中止运行。为了在网络中监视目标对象，配置冗余节点是必要的，节点之间可以通信和协作，共享数据，这样可以保证获得被监视对象比较全面的数据。三、无线传感器网络的研究热点1能量控制传感器的电源能量极其有限，网络中传感器的节点由于

5、电源能量问题经常失效或废弃。在传感器网络应用中，数据传送是网络中能量消耗最大的部分，为节省能源，可以设计网络进行短距离数据传送，并降低发送功率，收发器设置休眠，唤醒状态来节约能源。2容错机制传感器网络的特点要求其必须具有很强的容错性能。针对不同的应用，采用不同的容错机制。如何在传感器发生故障时，整个网络仍能进行正常的感测工作，并将正确的资料送回基地台，是容错机制的主要研究目标。3路由选择无线传感器网络路由设计的基本特点可以概括为：能量低、规模大、移动性弱、拓扑易变化、使用数据融合技术和通信的不对称。因此，无线传感器网络路由面临的问题和挑战有以下几个方面：（1）传感器网络的低能量特点使节

6、能成为路由协议最重要的优化目标。（2）传感器网络的规模大，要求其路由协议必须具有更高的可扩展性。（3）传感器网络拓扑变化性强，通常的Internet路由协议不能适应这种快速的拓扑变化。这种变化不像MANET网络那样是由节点的移动造成的，因此，为MANET设计的路由协议也不适合传感器网络。（4）数据融合技术是传感器网络的一大特点，这使得传感器网络的路由不同于一般网络。（5）传感器网络中通信不对称，流量分布不均匀，其表现在：源节点数目众多而目的节点单一；传输方向不对称，以节点为目的的数据流远远超过以它为源头的控制流。传感器节点可以随机或者特定地分布在目标环境当中，节点之间通过特定的协议自组

7、织起来，以获取周围环境的信息并且相互协同工作完成特定任务。现有的无线AdHoc网络架构是最为接近传感器网络的结构，但现有的无线AdHoc网络路由协议及算法大多无法直接应用在传感器网络上。目前已经提出的适合传感器网络本身特点的路由协议方案有基于信息协商的路由算法（SPIN）、低功耗自适应聚类路由算法（LEACH）和定向扩散（DD）等。4数据采集与处理传感器网络与传统网络有着明显不同的技术要求。前者以数据为中心，后者以传输数据为目的。以数据为中心的