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1、传感系统——无线传感器网络1无线传感器网络简介1.1无线传感器网络定义无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象、观测者构成WSN的三个要素.1.2无线传感器网络体系结构传感器节点：处理能力，存储能力和通信能力较弱，通过携带能量有限的电池供电。兼顾终端和路由器功能。汇聚节点：处理能力，存储能力和通信能力较强，连接传感器网络和INTERNET等外部网络。管理节点：用户通过管理节点对
2、传感器网络进行配置和管理，发布监测任务和收集监测数据。1.3传感器网络的特点大规模网络：部署的区域和节点的密度自组织网络：节点一般随机部署，位置和拓扑结构难以描述动态性网络：网络拓扑结构的动态性可靠的网络：网络维护几乎不可能应用相关的网络：没有统一的通信协议平台以数据为中心的网络：互联网以地址为中心1.4无线传感器网络的一种数据管理底层协议(LDMP)以往的协议都基于一个基本假设:基站感兴趣的数据总是在网络中稳定存在(而不因节点关闭而丢失或因节点移动而移动)。LDMP考虑在节点关闭或移动的情况下，如何保证该节点带有的历史数据仍保存在原地理位置
3、附近．而不丢失或移动，从而在不改变原有通讯协议的情况下完成快速查询，为以数据为中心的数据管理提供了底层的可靠支持。LDMP包括内容:网络模型的基本假设,节点的数据结构数据管理,数据的丢失概率,数据备份的通讯量数据恢复的通讯量,数据管理对网络稳定性的影响,数据管理的可扩展性,数据管理的能耗,应用和仿真实验.LDMP的优点主要体现在三方面：简单、节能、普适性好。2.无线传感器网络应用现状无线传感器网络的研究主要集中在通信(协议、路由、检错等)、节能和网络控三个方面,目前都已经有了比较成熟的解决方法,为无线传感器网络投入实际应用提供了理论基础。传感
4、器网络低成本、低功耗的特点,使其可以大范围地散布设置在一定区域,即使是人类无法到达的区域,都能正常工作,应用面比较广泛。目前无线传感器网络常应用于军事、环境监测、医疗健康、智能交通、空间探测、工业生产等领域。2.1军事应用从某种意义而言，无线传感网络的产生正是源于网络在军事应用上的需求,因此在军事上的应用非常贴近无线传感器网络本身的概念。纵观无线传感器网络在战场上的应用主要是信息收集、跟踪敌人、战场监视、目标分类。无线传感器网络由低成本、低功耗的密集型节点构成,拥有自组织性和相当的容错能力,即使部分节点遭到恶意破坏,也不会导致整个系统的崩溃,
5、正是这一点保证了无线传感器网络能够在恶劣的战场环境下工作,从而最大程度地减少伤亡,同时提供准确可靠的信息传输。除了在战争时期,和平年代也能应用无线传感器网络进行国土安全护、边境监视等应用。例如,曾利用埋设地雷来保卫国土、防止入侵的措施,这种防护措施同时对本国也带来了巨大的安全威胁。取而代之的可能是成千上万的传感器节点,通过对声音和震动信号的分类分析,探测敌方的入侵。目前美国佛吉尼亚大学已经着手研究和开发这一系统。2.2环境监测无线传感器网络应用于环境监测，能够完成传统系统无法完成的任务。环境监测应用领域包括：植物生长环境、动物的活动环境、生化
6、监测、精准农业监测、森林火灾监测、洪水监测等。在印度西部多山区域监测泥石流部署的无线传感器网络系统，目的是在灾难发生前预测泥石流的发生，采用大规模、低成本的节点构成网络，每隔预定的时间发送一次山体状况的最新数据。Intel公司利用Crossbow公司的Mote系列节点在美国俄勒冈州的一个葡萄园中部署了监测其环境微小变化的无线传感器网络。此外，传感器网络为获取野外的研究数据也提供了方便。例如,哈佛大学与北卡罗莱纳大学的合作项目,通过无线传感器网络收集震动和次声波信息并加以分析,进行火山爆发的监测。澳大利亚的新南威尔士大学利用无线传感器网络跟踪一
7、种名为Cane-toad的癞蛤蟆,了解它们在澳大利亚的分布情况。UCBerkeley大学在红杉树上布置无线传感器网络,连续监测44天红杉树的生长情况,收集温度、湿度、光合作用信息。2.3医疗健康随着无线传感器网络的不断发展，它在医疗健康方面也得到了一定的应用，医生可以利用传感器网络，随时对病人的各项健康指标以及活动情况进行监测，为远程医疗技术的发展提供了很大的便利。Intel研究中心利用无线传感器网络开发的老人看护系统，实时检测他们的健康问题。sensor节点被安置在老年人身上，能够感知到各项行动，并相应地作出正确提醒，记录下老年人的全部活动
8、，为老人的健康安全提供保障。2.4智能交通1995年，美国交通部提出了到2025年全面投入使用的“国家智能交通系统项目规划”。该计划利用大规模无线传感器网络，配合G
