无线传感器网络研究现状及设计方法

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1、无线传感器网络研究现状及设计方法摘要：无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术。从无线传感器的概念出发，概括介绍了其发展历程及节点结构和网络结构。介绍了目前该技术的研究重点及各领域的发展现状，并对每一方向的发展给出了展望。网络新技术的发展离不开仿真工具的模拟试验，本文又对目前应用在无线传感器领域的仿真工具发展状况给予了概要说明。最后，结合目前该技术的发展，给出了应用空间。unispace$KX2g8gG{Z关键词：无线传感器网络设计方法1无线传感器网络unispace%i5v@P)

2、g!W%~*m-W1．1基本概念w+X.O.Vu`A0   无线传感网络(WSN，wirelesssensornetworks)是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端，从而实现物理世界、计算世界以及人类社会三元世界的连通。-G

3、u'u+Oil&@%Y0unispacenC
i)Dd_hze   WSN以最少的成本和最大的灵活性，连接任何有通信需求的终端设备，采集数据，发送指令。若把WSN各个传感器或执行单元设备视为“豆子”，将一把“豆子”(可能100粒，甚至上千粒)任意抛撒开，经过有限的“种植时间”，就可从某一粒“豆子”那里得到其他任何“豆子”的信息。作为无线自组双向通信网络，传感网络能以最大的灵活性自动完成不规则分布的各种传感器与控制节点的组网，同时具有一定的移动能力和动态调整能力。unispace

4、i9i)C9g'b.Whunispace"~Qk$VI"tR1．2WSN的发展历程@'bg7@
YRr0   无线传感器网络是新兴的下一代传感器网络。最早的代表性论述出现在1999年，题为“传感器走向无线时代”。随后在美国的移动计算和网络国际会议上，提出了无线传感器网络是下一个世纪面临的发展机遇。2003年，美国《技术评论》杂志论述未来新兴十大技术时，无线传感器网络被列为第一项未来新兴技术。同年，美国《商业周刊》未来技术专版，论述四大新技术时，无线传感器网络也列人其中。美国《今

5、日防务》杂志更认为无线传感器网络的应用和发展，将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争的变革。2004年(IEEESpectrum)杂志发表一期专集：传感器的国度，论述无线传感器网络的发展和可能的广泛应用。可以预计，无线传感器网络的发展和广泛应用，将对人们的社会生活和产业变革带来极大的影响和产生巨大的推动。dt^Q)k:~8ap:kR;l2P0c1S"v%v7Z$sas0   无线传感器网络是从传感器网络开始的，传感器网络经历了如图1所示的发展历程。/]_:nt*VL'E)

6、{W0unispace0HIrys3Da   第一代传感器网络出现在20世纪70年代。使用具有简单信息信号获取能力的传统传感器，采用点对点传输、连接传感控制器构成传感器网络；第二代传感器网络，具有获取多种信息信号的综合能力，采用串，并接口(如Rs-232、RS-485)与传感控制器相联，构成有综合多种信息的传感器网络；第三代传感器网络出现在20世纪90年代后期和本世纪初，用具有智能获取多种信息信号的传感器，采用现场总线连接传感控制器，构成局域网络，成为智能化传感器网络；第四代传感器网络正

7、在研究开发，目前成形并大量投入使用的产品还没有出现．用大量的具有多功能多信息信号获取能力的传感器，采用自组织无线接入网络，与传感器网络控制器连接，构成无线传感器网络。本文所介绍的无线传感器网络就是指第四代传感器网络。2WSN的节点结构、网络结构及网络体系结构:uAb,F/v1n02．1传感器网络节点结构unispacec#Vy@G;~X   如图2，传感器网络节点的基本组成包括如下4个基本单元：传感单元(由传感器和模数转换功能模块组成)、处理单元(包括CPU、存储器、嵌入式操作系统

8、等)、通信单元(由无线通信模块组成)以及电源。此外，可以选择的其他功能单元包括：定位系统、移动系统以及电源自供电系统等。2．2传感器网络结构y8wB:q']u(g0   在传感器网络中，节点可以通过飞机布撒或人工布置等方式，大量部署在被感知对象内部或者附近，这些节点通过自组织方式构成无线网络，以协作的方式实时感知、采集和处理网络覆盖区域中的信息，并通过多跳网络将数据经由Sink节点(接收发送器)链路将整个区域内的信息传送到远程控制管理中心．反之，远程管理中心也可以对网络节点进行实时控制和操纵