物联网讲座07WSN支撑技术
《物联网导论》课程报告
《物联网导论》课程报告物联网导论报告《物联网导论》课程报告(浅析物联网在智能农业中的应用)学年学期专业学号授课班号学生姓名指导教师1物联网导论报告摘要物联网的定义是:通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
从技术上理解，物联网是指物体通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。
从应用上理解，物联网是指把世界上所有的物体都连接到一个网络中，形成“物联网”，然后“物联网”又与先有的互联网结合，实现人类社会与物理系统的整合，达到更加精细和生动的方式管理生产和生活。
智能电网物联网的概念一经提出，立即受到各国政府企业和学术界的重视在需求和研发的相互推动下迅速热遍全球这里在综述智能电网物联网发展现状和关键技术的同时提出了我国物联网技术在智能电网中的应用前景并在应用前景下提出智能电网中物联网的技术框架。
【关键词】:物联网、智能农业、传感器、物联网前景与发展2物联网导论报告目录第一章什么是物联网.................................................................. . (7)1.1物联网的概念 ................................................................. (5)1.2物联网的产生背景 ................................................................. .. (5)1.3物联网的特征 ................................................................. (6)第二章物联网的作用.................................................................. . (6)2.1智能家居.................................................................. . (7)2.2智能电网.................................................................. . (7)2.3智能医疗 ................................................................. .. (8)2.4智能城市 ................................................................. .. (8)2.5智能环保 ................................................................. .. (9)2.6智能交通 ................................................................. .. (9)2.7智能校园 ................................................................. (10)第三章物联网的技术框架 ................................................................. . (10)3.1物联网的网络分层.................................................................. (11)3.2物联网的核心技术.................................................................. (11)3.2.2 核心技术之感知层 ..................................................................... (11)3.2.2核心技术之信息汇聚层 ..................................................................... .. (12)3物联网导论报告3.2.3核心技术之传输层 ..................................................................... (13)第四章物联网在智能农业中应用情况分析.................................................................. .. 134.1什么是智能农业 ................................................................. . (14)4.2智能农业主要内容.................................................................. (14)4.3物联网在智能农业中应用有哪些, ................................................................ (15)4.3.1智能化培育控制 ..................................................................... (15)4.3.2物联网在现代养殖业中的应用 ................................................................. (16)4.3.3物联网在农产品质量安全监测中的应用 (16)4.3.4信息监测 ..................................................................... .. (17)4.4智能农业系统构成.................................................................. (18)第五章物联网的发展前景 ................................................................. . (18)5.1机遇与挑战——物联网应用前景和发展展望 (19)5.2我国物联网发展现状 ................................................................. (19)5.3我国物联网的发展趋势 ................................................................. .. (20)附录 ..................................................................... .........................................................204物联网导论报告第一章什么是物联网1.1物联网的概念物联网的概念最早是由美国麻省理工学院Auto-ID实验室于 1999年，在美国召开的移动计算机和网络国际会议上提出的。
WSN、RFID与物联网
WSN、RFID与物联网1、引言本文档提供了关于无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）、射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）和物联网（Internet of Things，IoT）的详细信息。
本文档的目的是为了帮助读者更好地了解这些技术，并提供相关的指导和参考。
2、无线传感网络（WSN）2.1 WSN概述在这一章节中，将介绍无线传感网络的定义、概念和基本架构。
我们将讨论WSN的组成部分、传感器节点的特性、通信协议以及应用领域。
2.2 WSN技术组件这一章节将详细介绍WSN的技术组件，包括传感器节点、基站和网络拓扑。
我们将讨论各个组件的功能、特性和相互关系。
2.3 WSN应用案例在这一章节中，我们将展示一些WSN的应用案例，涵盖环境监测、农业、健康监测等领域。
每个案例都将详细描述其实施过程、实际效果和挑战。
3、射频识别（RFID）3.1 RFID概述在这一章节中，将介绍射频识别的定义、概念和基本原理。
我们将讨论RFID系统的组成、标签和读写器的工作原理，以及通信协议和标签的种类。
3.2 RFID应用领域这一章节将详细介绍RFID的应用领域，包括物流管理、供应链追溯、资产跟踪等。
我们将讨论每个领域的具体应用案例以及其带来的好处和挑战。
3.3 RFID安全与隐私在这一章节中，我们将讨论RFID系统的安全和隐私问题。
我们将介绍常见的安全攻击方式、安全保护措施和隐私保护策略。
4、物联网（IoT）4.1 物联网概述在这一章节中，将介绍物联网的定义、概念和基本原理。
我们将讨论物联网的架构、通信技术和应用场景。
4.2 物联网关键技术这一章节将详细介绍物联网的关键技术，包括传感器技术、无线通信技术和数据处理技术。
我们将讨论每种技术的原理、特点和应用。
4.3 物联网应用案例在这一章节中，我们将展示一些物联网的应用案例，涵盖智能家居、智慧城市、智能交通等领域。
无线传感器网络技术在物联网中的应用研究
无线传感器网络技术在物联网中的应用研究一、引言随着物联网技术的迅速发展，各种智慧场景和智能设备不断涌现。
而无线传感器网络技术（Wireless Sensor Networks，简称WSN）的应用和发展，为物联网的构建和应用提供了重要的支持。
本文将对无线传感器网络技术在物联网中的应用进行深入的研究和探讨。
二、无线传感器网络技术概述无线传感器网络是一种由大量分布式的无线传感器节点组成的网络系统，这些节点具有感知环境信息、通信和可计算的能力。
传感器节点可以通过无线通信协议进行联系和传输数据，形成一个具有自组织和自修复能力的网络。
无线传感器网络的特点包括：自组织性、自适应性、实时性和易扩展性等。
三、无线传感器网络技术在物联网中的应用领域1.环境监测无线传感器网络技术可以广泛应用于环境监测领域。
通过将传感器节点部署在需要监测的环境中，可以实时感知并监测环境信息，如温度、湿度、空气质量等。
通过数据采集和处理，可以对环境进行实时评估，及时发现并解决问题。
2.智能交通无线传感器网络技术在智能交通领域的应用也非常广泛。
通过将传感器节点部署在交通要冲和关键节点，可以实时监测交通流量、道路状况等信息，提供交通状况实时查询和分析，为交通管理提供科学依据，提高交通效率和安全性。
3.工业生产无线传感器网络技术在工业生产中的应用也越来越重要。
通过部署在生产线上的传感器节点，可以实时监测生产过程中的各种参数，如温度、压力、流量等，实现对生产过程的实时监控和调整，提高生产效率和质量。
4.智能农业传统农业生产中缺乏实时的环境监测和精确的农业管理手段，而无线传感器网络技术的应用可以解决这些问题。
通过在农田中部署传感器节点，可以实时监测土壤湿度、光照强度等参数，优化农业生产过程，提高农作物的产量和质量。
5.健康医疗无线传感器网络技术也可以在健康医疗领域发挥重要作用。
通过将传感器节点嵌入到医疗设备或个人佩戴设备中，可以实时监测患者的生命体征、运动状态等信息，提供健康数据采集和监测服务，为医疗过程提供更加精确的数据支持。
无线传感网络在物联网技术中的意义与应用
无线传感网络在物联网技术中的意义与应用无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）是物联网技术中的重要组成部分，它由大量分散的、能够感知和收集环境信息的传感器节点组成，并通过无线通信技术相互连接。
WSN可以广泛应用于农业、环境监测、智能交通、智能家居、工业自动化等领域，其意义和应用如下：1.实时监测和数据采集：WSN可以实时监测和采集环境信息，例如温度、湿度、光照强度、气体浓度等，并将数据传输给上层应用或云平台进行分析和处理。
这样可以帮助农业和环境保护等领域实现智能化管理，提高农作物生长、资源利用和环境保护的效率。
2.网络覆盖和部署灵活性：由于WSN的传感器节点可以自组网并自动调整网络拓扑结构，因此可以灵活地实现网络覆盖，并满足不同应用场景的需求。
其低成本和易部署的特点使得WSN在复杂地形、海洋、森林等环境中以及远程和特殊区域的监测中具有优势。
3.节能和长寿命：WSN中的传感器节点多采用微型电池供电，其设计目标是实现低功耗，以延长节点的使用寿命。
同时，可以通过有效的数据处理和传输算法减少能耗，进一步提高节点的续航时间。
4.多样化的传感器节点：WSN中的传感器节点可以根据实际需求选择不同类型的传感器，以适应不同的应用场景。
无论是温度、湿度、光照等环境参数的测量，还是对声音、振动、图像、姿态等非传统参数的感知，WSN都可以提供相应的传感器节点。
5.自适应和自组织：WSN的传感器节点具有自适应和自组织的能力，可以根据网络状况和任务变化实时调整节点之间的通信方式和传输路由。
这种自适应性和自组织性使得WSN具有很强的灵活性和容错性，提高了网络的可靠性和可扩展性。
6.应急救援和监测预警：WSN可以用于灾难救援和监测预警系统中，通过实时监测环境状况和传输关键信息，为救援人员提供及时准确的数据和决策支持。
例如，在火灾、地震等突发事件中，WSN可以及时感知火灾、地震等现场状况，并向应急救援中心提供实时数据，帮助救援人员做出及时反应。
物联网环境中的节点定位技术应用教程
物联网环境中的节点定位技术应用教程随着物联网技术的快速发展，物联网环境中的节点定位技术得到了广泛应用。
节点定位技术允许我们追踪和定位物联网中的传感器节点，为我们提供实时的位置信息，从而实现对物联网设备和资源的精准管理和控制。
本文将介绍物联网环境中常用的节点定位技术，并探讨它们的应用。
一、无线传感器网络定位技术无线传感器网络（WSN）是物联网环境中最常见的节点定位技术之一。
它基于无线通信和传感器技术，通过在环境中布置大量的传感器节点来实现对物体的定位。
传感器节点之间相互通信并收集环境数据，然后通过算法计算目标节点的位置。
传统的无线传感器网络定位技术包括基于距离、位置、方向和相对位置等多种方法。
这些方法通常利用收集到的环境数据进行信号处理和定位计算，以确定目标节点的位置。
二、全球卫星定位系统（GPS）定位技术全球卫星定位系统（GPS）是一种广泛使用的节点定位技术，特别适用于室外环境。
GPS利用一组地球轨道卫星作为基准点，通过接收卫星发送的信号以及接收器的计算，可以实现对节点位置的精确测量。
在物联网环境中，节点配备有GPS接收器，可以通过接收卫星信号确定位置，并将定位信息传输到物联网平台上，实现对设备的定位管理。
三、蓝牙低功耗（BLE）定位技术蓝牙低功耗（BLE）是一种短距离无线通信技术，被广泛应用于物联网环境中的节点定位。
BLE技术通过在环境中布置蓝牙信标，如蓝牙标签或蓝牙基站，可以实现对节点位置的定位。
节点通过接收蓝牙信标的信号，并计算信号的强度和到达时间等参数，从而确定节点的位置。
BLE定位技术具有定位精度高、成本低、能耗低等优点，被广泛应用于室内定位、物品追踪等场景。
四、无线电频率识别（RFID）定位技术无线电频率识别（RFID）是一种通过电磁波识别和读取标签上信息的技术，也被用于物联网环境中的节点定位。
RFID技术通过在节点或物体上贴附RFID标签，然后通过读写器来接收并识别该标签上的信息。
无线传感器网络(WSN)技术概述
无线传感器网络（WSN）技术概述无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN），是一种由大量分布在监测区域内的无线传感器节点组成的自组织网络。
通过无线通信技术，这些节点可以相互之间进行通信，并将采集到的环境信息传输到基站或其他节点。
WSN技术是当今物联网领域的重要支撑技术之一，具有广泛的应用前景。
一、WSN技术的架构WSN技术的架构主要由传感器节点、网络通信、数据处理和能量管理四个部分组成。
1. 传感器节点传感器节点是WSN技术的基本组成单元，通常由传感器、处理器、存储器和通信模块等组件构成。
传感器用于采集环境信息，如温度、湿度、压力等。
处理器用于对采集到的数据进行处理和分析。
存储器用于存储采集到的数据和运行程序。
通信模块用于与其他节点进行通信。
2. 网络通信在WSN中，节点之间通过无线通信方式进行通信。
常见的无线通信技术包括无线局域网（WLAN）、蓝牙（Bluetooth）和低功耗广域网络（LPWAN）等。
节点之间可以通过广播或点对点通信方式进行数据传输。
3. 数据处理传感器节点采集到的原始数据通常需要进行一定的处理和分析。
数据处理主要包括数据压缩、数据融合和数据挖掘等技术。
通过数据处理，可以减少数据的冗余性，提高数据的有效性，并提取出有用的信息。
4. 能量管理能量管理在WSN技术中非常重要，因为传感器节点通常由电池供电，并且节点通常需要长时间运行。
为了延长节点的寿命，需要对节点的能量进行合理管理。
能量管理包括能量感知、能量节约和能量补充等方面内容。
二、WSN技术的应用领域WSN技术在许多领域具有广泛的应用，在环境监测、农业、工业自动化和智能交通等领域发挥了重要作用。
1. 环境监测WSN技术可以应用于环境监测领域，用于监测空气质量、水质污染等环境参数。
通过部署大量的传感器节点在监测区域内，可以实时的、准确的获取环境信息，对环境状况进行监控和评估。
2. 农业WSN技术可以用于农业生产中，用于监测土壤湿度、气温、光照等参数。
《WSN支撑技术》课件
能量管理
01
能量管理是无线传感器网络中实现节点能量有效利用的重要支 撑技术之一。
02
能量管理的主要目标是优化节点的能量消耗，延长网络的生命
周期，提高网络的稳定性和可靠性。
常见的能量管理技术包括功率控制、休眠调度、动态电压调节
03
等。
拓扑控制
拓扑控制是无线传感器网络中优化网络拓扑结构、降低能耗和提高网络性能的重要 支撑技术之一。
拓扑控制的主要目标是通过对节点进行合理的唤醒和休眠调度，以及优化节点间的 通信关系，降低网络的能耗和提高信息传输的效率。
常见的拓扑控制算法包括基于节点度的算法、基于分层结构的算法、基于社区发现 的算法等。
03 WSN硬件平台
传感器节点
传感器节点是无线传感器网络 的基本单元，负责采集环境信 息，如温度、湿度、压力等。
可靠性
WSN中的传感器节点具有冗余 性，通过多路径传输和数据融 合等技术提高感知数据的可靠 性和准确性。
低功耗
WSN中的传感器节点通常采用 低功耗设计，以延长网络寿命
和降低维护成本。
WSN应用领域
环境监测
用于监测空气质量、水质、土壤成分等环境 参数。
农业信息化
用于监测农作物生长环境、病虫害情况等， 提高农业生产效率。
《WSN支撑技术》 PPT课件
目录
CONTENTS
• WSN概述 • WSN关键技术 • WSN硬件平台 • WSN软件平台 • WSN应用案例
01 WSN概述
WSN定义
01 02
WSN定义
WSN（无线传感器网络）是一种由大量低功耗、微型、低成本的传感 器节点组成的无线通信网络，通过无线通信方式完成对环境和物体的感 知、监测和控制任务。
无线传感器网络与物联网技术
无线传感器网络与物联网技术无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）和物联网（Internet of Things，IoT）是现代科技领域中的热门技术。
它们都能够将传感器与互联网连接起来，实现信息的实时监测和远程控制。
本文将详细探讨无线传感器网络和物联网技术的特点、应用以及未来发展方向等方面。
一、无线传感器网络的特点（300字）无线传感器网络是由大量的传感器节点组成的网络，这些节点能够实时采集和传输环境数据。
它具有以下特点：1. 分布式系统：无线传感器网络中的传感器节点分布广泛，可以覆盖较大的区域。
2. 自组织性：传感器节点能够根据网络的需求自行组织成网络，无需外部干预。
3. 节能性：传感器节点通过休眠和节能技术，可以最大限度地延长电池寿命。
4. 自适应性：传感器节点能够根据网络的变化进行自适应调整，保证数据的可靠传输。
二、物联网技术的特点（300字）物联网是将传感器和互联网技术结合起来，实现物理世界和虚拟世界的连接。
它具有以下特点：1. 多样性：物联网可以连接各种不同类型的物体，如家电、车辆、工业设备等，实现信息的共享和交互。
2. 实时性：物联网能够实时采集和传输数据，实现对物体的实时监测和控制。
3. 智能化：物联网可以通过数据分析和人工智能算法，实现对物体的智能化管理和优化控制。
4. 安全性：物联网需要确保数据的安全传输和隐私保护，以防止恶意攻击和数据泄露。
三、无线传感器网络和物联网的应用（500字）无线传感器网络和物联网技术在各个领域都有广泛的应用。
以下列举几个典型的应用领域：1. 环境监测：无线传感器网络可以用于实时监测环境中的温度、湿度、水质等指标，帮助环境保护和灾害预警。
2. 智能农业：利用无线传感器网络和物联网技术，可以实时监测农田中的土壤湿度、气象条件等，帮助农民合理管理农作物。
3. 智能交通：通过在道路上布置传感器节点，无线传感器网络可以实时监测交通流量、路况等信息，帮助交通管理部门优化交通信号控制。
物联网中的移动物体跟踪与定位技术综述
物联网中的移动物体跟踪与定位技术综述随着物联网的发展，越来越多的物体和设备通过互联网进行连接和通信。
其中，移动物体跟踪与定位技术在物联网中扮演着重要的角色。
本文将对物联网中的移动物体跟踪与定位技术进行综述，介绍其中的常见技术和应用场景。
一、移动物体跟踪与定位的基本概念移动物体跟踪与定位是指通过传感器、通信网络和数据处理等技术手段，准确获取移动物体的位置和轨迹信息的过程。
该技术在物联网中具有广泛的应用，如智能交通系统、智能仓储管理、智能家居等领域。
二、常见的移动物体跟踪与定位技术1.全球定位系统（GPS）全球定位系统（GPS）是最常见和普遍使用的移动物体跟踪与定位技术。
通过向卫星发送信号并接收返回信号，GPS系统可以确定物体的位置坐标。
然而，GPS技术在室内和城市峡谷等信号覆盖不良的环境中存在一定的局限性。
2.无线传感器网络（WSN）无线传感器网络（WSN）是一种由大量分布在监测区域内的无线传感器节点组成的网络。
这些节点通过测量环境参数（如温度、湿度、光强等）来获取物体的位置信息。
WSN技术在室内定位和环境监测等方面具有广泛的应用。
3.射频识别技术（RFID）射频识别技术（RFID）利用射频信号来识别和跟踪物体的位置。
通过在物体上植入或附加RFID标签，可以实时监测和追踪物体的位置信息。
RFID 技术在物流管理、仓储管理等领域中有着广泛的应用。
4.蓝牙定位技术蓝牙定位技术是利用蓝牙信号进行物体定位的一种技术手段。
通过检测蓝牙信号的强度和方向，可以实现对物体的精确定位。
蓝牙定位技术在室内定位、室内导航等场景中具有较广泛的应用。
5.电子纹章技术电子纹章技术是一种通过使用微型芯片和无线通信技术对物体进行标记和追踪的技术。
通过将电子纹章附加到移动物体上，可以实现对物体的实时定位和追踪。
电子纹章技术在物流和供应链管理等领域中有着重要的应用。
三、移动物体跟踪与定位的应用场景1.智能交通系统通过移动物体跟踪与定位技术，可以实现对交通工具（如汽车、公交车等）的实时监测和追踪。
简述无线传感器网络(WSN)技术
简述无线传感器网络（WSN）技术在物联网中的应用孔祥金摘要：物联网是一种对物品信息进行采集，传输和应用的新型网络技术，实现了对物品的智能化实时监控。
而无线传感器网络技术正是物联网的核心技术之一，可做到实时、多点、高速及智能信息采集，广泛应用于对监控交通、重要货物、工业监测等方面。
本文从物联网的技术及应用两方面入手，概略阐述了无线传感器网络技术在物联网中的应用及其重要作用。
关键词：物联网；无线传感器网络；传感器；物联网（Internet of Things，IOT）是近几年迅速崛起，并被高度关注的一项物与物相连接的互联网技术。
物联网的发展极大地促进了全球一体化的进程，缩短了世界的距离。
我国也十分重视物联网技术的开发与应用，将物联网产业列为了我国重点发展的五大战略性新兴产业之一。
一、物联网技术1、关键技术物联网技术是集射频识别技术（RFID）、无线传感器网络技术（WSN）和互联网技术于一体的一种新型网络技术。
它可以实现物品的识别、定位、监控和管理等功能。
（1）射频识别技术（RFID）射频识别技术是一种利用射频信号空间耦合实现信息传递并进行识别的技术。
该技术的优点是可实现无接触信息传递，识别过程无需人工干预，可在恶劣环境下工作，可识别高速运动物体及同时识别多个物体。
RFID标签因其存储量大和可反复读写的特点，被誉为即传统条形码标签后的下一代标签。
（2）无线传感器网络技术（WSN）无线传感器网络技术是综合了包括传感器技术、现代网络技术及无线通信技术在内的多种技术于一体的感知及传输系统。
能够实时监测、感知并采集对象信息。
无线传感器网络是由数据获取网络、数据分布网络以及管理控制中心三大部分组成。
主要组成部分是由传感器、数据处理单元和通信模块组成的无线传感器节点。
各节点对数据进行采集和优化后再经分布式网络将数据传送给信息处理中心。
（如图1）图 1 无线传感器节点无线传感器网络与传统监控系统相比具有明显优势。
如无线传感器网络技术可采用点对多点的无线网络连接，节点具有自检功能，单个节点集成大量功能的优点，大大提高了系统的安全性与可靠性，并减少了系统成本。
物联网的关键技术无线传感器网络
物联网的关键技术无线传感器网络物联网的关键技术：无线传感器网络摘要：物联网的发展推动了无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）的快速发展，成为物联网的重要支撑技术之一。
本文将围绕无线传感器网络的概念、架构、节点设计与通信协议等方面进行探讨，并阐述在物联网中无线传感器网络的关键技术。
一、无线传感器网络的概念无线传感器网络是一种由大量分布式传感器节点组成的网络系统，节点之间通过无线通信进行数据传输。
每个传感器节点通常由传感器、嵌入式处理器、电源和通信模块等组成，能够感知和采集环境中的各种信息，并将数据传输至网络中。
二、无线传感器网络的架构无线传感器网络的架构一般包括传感器节点、中继节点、基站节点等。
传感器节点负责采集环境数据，并通过无线通信将数据传输至中继节点。
中继节点对数据进行处理和转发，将数据传输至基站节点。
基站节点负责数据的接收与处理，并可以与外界网络进行通信。
三、无线传感器网络的节点设计1. 能源管理：由于无线传感器节点通常采用电池供电，节点应具备低功耗特性。
节点设计中应考虑功耗优化技术，如睡眠模式、动态功率管理等，以延长传感器节点的工作寿命。
2. 传感器选择：根据应用需求选择合适的传感器，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。
同时，还需考虑传感器的精确度、功耗、可靠性等指标。
3. 硬件设计：节点的硬件设计应满足小尺寸、低功耗的要求。
采用先进的制造工艺和集成电路设计，以提高性能并降低节点成本。
四、无线传感器网络的通信协议1. 网络层协议：常用的网络层协议包括LEACH、PEGASIS、SEP 等。
这些协议通过节点选择、数据聚合等技术，提高了传感器网络的能效和可扩展性。
2. 传输层协议：传输层协议用于数据的可靠传输。
常用的传输层协议有RTP、UDP、TCP等。
根据应用需求选择合适的传输层协议，以保证数据的可靠性和实时性。
五、无线传感器网络在物联网中的应用无线传感器网络在物联网中具有广泛的应用前景，包括智能家居、智慧城市、环境监测、农业领域等。
物联网的关键技术
物联网的关键技术随着物联网的兴起，越来越多的设备和设施开始连接到互联网上。
物联网是一种以互联网为基础，通过新一代信息技术实现物理设备之间互联互通，无缝连接人与物事物之间的网状网络。
物联网涉及的设备种类繁多，涵盖了从简单的传感器到智能家居、智能制造等大量领域。
物联网的核心是连接，然而连接是有技术含量的，下面我们将详细介绍物联网中的关键技术。
1. 无线传感网络技术（WSN）无线传感器网络（WSN）是一种多节点且具有自组织、分布式的无线网络。
它利用一组小型无线传感器构建一个网络，这些传感器可以捕捉到各种世界上的事件，例如环境温度、气压、光强等，并通过传感器之间的通信进行信息交换。
无线传感器通常采用低功耗的技术，因为这些传感器往往在不间断的环境中长时间运行，因此连接到WSN之后，用户可以实时掌握网络中的各种信息。
2. 射频识别技术（RFID）射频识别技术（RFID）是一种无线通讯技术，利用无源的 RFID 标签（Tag）与读写器进行无线沟通，并将所读取的数据进行解码和处理。
RFID技术因其优异的识别功能，随着物联网的普及，在不同的领域得到广泛的应用，如智能物流、工业自动化、智能零售等。
RFID标签还支持远程读写，能够实现远程管理，提升生产效率等。
3. 机器视觉技术（MV）机器视觉技术(MV)是基于视觉感知技术和人工智能算法，通过智能摄像头和计算机软件等技术手段，实现对物体、场景的自动识别、分析、处理、控制与优化。
机器视觉技术具有识别速度快、精度高等优点，可以广泛应用于生产自动化、智能监控、人脸识别等多个领域。
随着互联网的兴起，机器视觉技术结合物联网技术将扮演越来越重要的角色。
4. 云计算技术（CC）云计算技术（Cloud Computing）是指通过互联网基础设施，为用户提供最新的IT资源，如计算、存储、应用等，而无需自行购买、配置硬件。
云计算是物联网的核心，它最大程度地利用各种计算能力和存储能力，使得IoT应用在计算方面无处不在。
物联网的主要技术和应用
引言概述：物联网（InternetofThings，IoT）是指通过互联网将各种设备和对象连接起来，实现数据交互和共享的技术和应用。
物联网的发展引起了广泛关注，对各行各业的发展产生了巨大影响。
本文将重点介绍物联网的主要技术和应用领域，以便读者更全面地了解物联网的相关知识。
正文内容：一、传感技术1.无线传感器网络（WSN）：介绍WSN的概念、特点以及在物联网中的应用。
包括传感器节点的组网、数据采集和传输、能源管理等。
2.射频识别技术（RFID）：介绍RFID的原理和应用。
包括标签的制作与使用、读写设备的工作原理以及在物流、仓储、供应链管理等领域的应用。
二、通信技术1.低功耗广域网（LPWAN）：介绍LPWAN的概念和特点。
包括LoRa、NBIoT和Sigfox等不同的LPWAN技术及其应用场景。
2.无线传感网络（WSN）：介绍WSN在物联网中的通信技术。
包括传感器网络的拓扑结构、路由协议和通信安全等。
三、云计算与大数据1.云计算：介绍云计算的原理、特点和优势。
包括公有云、私有云和混合云等不同部署模式，以及云计算在物联网中的应用。
2.大数据：介绍大数据的概念和特点。
包括数据采集、存储、处理和分析等方面，以及大数据在物联网中的应用。
四、与机器学习1.智能感知与决策：介绍物联网中的智能感知技术和决策算法。
包括图像识别、语音识别、行为分析等方面的应用。
2.预测与优化：介绍物联网中的预测分析和优化算法。
包括预测模型的建立、数据挖掘和优化问题的求解等。
五、应用领域1.智能家居：介绍物联网在智能家居领域的应用。
包括智能家电、家庭安防、智能照明等方面的技术和产品。
2.智慧城市：介绍物联网在智慧城市建设中的应用。
包括交通管理、环境监测、智能停车等方面的技术和解决方案。
小点详细阐述（略）总结：物联网的技术和应用领域日益广泛，为各行各业的发展带来了巨大机遇和挑战。
传感技术、通信技术、云计算与大数据、与机器学习是物联网的主要技术支撑，而智能家居、智慧城市等应用领域则是物联网的主要应用场景。
物联网技术--WSN技术
◆7.数据管理 ◆8.无线通信技术 ◆9.嵌入式操作系统 ◆10.应用技术
5.WSN的应用现状
随着计算成本的下降以及微处理器体积越来越小，已 经为数不少的无线传感器网络开始投入使用。目前无 线传感器网络的应用主要集中在以下领域：
◆1. 环境的监测和保护
随着人们对于环境问题的关注程度越来越高，需要采集 的环境数据也越来越多，无线传感器网络的出现为随机 性的研究数据获取提供了便利，并且还可以避免传统数 据收集方式给环境带来的侵入式破坏。无线传感器网络 还可以跟踪候鸟和昆虫的迁移，研究环境变化对农作物 的影响，监测海洋、大气和土壤的成分等。此外，它也 可以应用在精细农业中，来监测农作物中的害虫、土壤 的酸碱度和施肥状况等。
3.WSN的网络体系结构：
◆网络结构
结构入上图所示，传感器网络系统通常包括传感器节点 （sensor node），汇聚节点（sink node），和管理节点。大量传 感器节点随机的部署在检测区域内部或附近，能够通过自组织方 式构成网络。传感其节点检测的数据沿着其它节点逐跳的进行传 输，其传输过程可能经过多个节点处理，经过多跳后到达汇集节 点，最后通过互联网和卫星达到管理节点，用户通过管理节点对 传感器网络进行配置和管理，发布检测任务以及收集检测数据。
◆4其他用途
无线传感器网络还被应用于其他一些领域。比如 一些危险的工业环境如井矿、核电厂等，工作人员可 以通过它来实施安全监测。也可以用在交通领域作为 车辆监控的有力工具。此外和还可以在工业自动化生 产线等诸多领域，英特尔正在对工厂中的一个无线网 络进行测试，该网络由40台机器上的210个传感器组 成，这样组成的监控系统将可以大大改善工厂的运作 条件。它可以大幅降低检查设备的成本，同时由于可 以提前发现问题，因此将能够缩短停机时间，提高效 率，并延长设备的使用时间。尽管无线传感器技术目 前仍处于初步应用阶段，但已经展示出了非凡的应用 价值，相信随着相关技术的发展和推进，一定会得到 更大的应用。
无线传感器网络(WSN)技术
无线传感器网络(WSN)技术无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是由大量分布式传感器节点组成的自组织、具备自动感知、处理、通信和控制功能的无线网络系统。
其特点是智能化、自组织、自适应和自愈合等，可以应用于环境监测、智能交通、灾害预警等领域，是物联网技术的重要组成部分。
一、WSN技术的概念与特点1、WSN技术的概念WSN技术是指将大量的分布式传感器节点组成的自组织、具备自动感知、处理、通信和控制功能的无线网络系统。
WSN 中的每个节点都具备感知环境信息和自我组织的能力，通过互相通信完成数据收集和处理，以实现对环境的全面感知和有效控制。
2、WSN技术的特点（1）智能化：WSN中的节点都具备感知和处理环境信息的能力，通过自适应和自我组织的算法实现智能化的数据处理和控制。
（2）自组织：WSN的节点通过互相通信、相互协作，自组织形成一种分布式网络结构，实现自我管理和自我调节的能力。
（3）自适应：WSN通过自适应算法实现网络拓扑结构的自动调整，保证网络稳定性和可靠性。
（4）自愈合：WSN中的节点可以根据网络拓扑结构的变化自我调整，保证网络的稳定性和可靠性。
二、WSN技术的应用场景WSN技术可以应用于如下领域：1、智能交通系统WSN可以应用于智能交通系统中，通过无线传感器节点对车辆、路况等进行监测和控制，实现智能化的交通管理和调度。
2、环境监测WSN可以应用于环境监测中，通过无线传感器节点对环境因素进行感知和数据采集，掌握环境变化情况，及时预警并采取相应措施。
3、智能医疗系统WSN可以应用于智能医疗系统中，通过无线传感器节点对病人体征进行实时监测和记录，实现智能化的医疗管理和控制。
4、灾害预警WSN可以应用于灾害预警中，通过无线传感器节点对地震、火灾等灾害进行实时监测和预警，及时采取措施，减轻灾害损失。
三、WSN技术的实现方法和算法1、WSN技术的实现方法WSN技术的实现方法包括节点硬件设计、节点软件设计和网络协议设计三个方面。
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因此可以推导出右面算式： 节点S在计算时间偏差之后，将它 的时间同步到节点R。
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4.1.3 时间同步的应用示例
这里介绍一个例子，说明磁阻传 感器网络对机动车辆进行测速，为 了实现这个用途，网络必须先完成 时间同步。由于对机动车辆的测速 需要两个探测传感器节点的协同合 作，测速算法提取车辆经过每个节 点的磁感应信号的脉冲峰值，并记 录时间。
这种自组织网络定位分为节点自身定位和目标定位。节点自身 定位是确定网络节点的坐标位置的过程。目标定位是确定网络覆盖 区域内一个事件或者一个目标的坐标位置。
节点自身定位是网络自身属性的确定过程，可以通过人工标定 或者各种节点自定位算法完成。目标定位是以位置已知的网络节点 作为参考，确定事件或者目标在网络覆盖范围内所在的位置。
3、Min-max定位方法
多边定位法的浮点运算量大，计算代价高。Min-max 定位是根据若干锚点位置和至待求节点的测距值，创建 多个边界框，所有边界框的交集为一矩形，取此矩形的 质心作为待定位节点的坐标。
采用三个锚点进行定位的Min–max方法示例，即以
某锚点i (i=1, 2, 3) 坐标( )为基础，加上或减去测 距值 ，得到锚点i的边界框：
根据不同的依据，无线传感器网络的定位方法可 以进行如下分类：
(1) 根据是否依靠测量距离，分为基于测距的定位 和不需要测距的定位；
(2) 根据部署的场合不同，分为室内定位和室外定 位；
(3) 根据信息收集的方式，网络收集传感器数据称 为被动定位，节点主动发出信息，用于定位称为主 动定位。
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这些应用层的基础性技术是支撑传感器网络完成任务的关键，包括 时间同步机制、定位技术、数据融合、能量管理和安全机制等。
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• 时间同步机制
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传感器网络的时间同步机制
1、传感器网络时间同步的意义
无线传感器网络的同步管理主要是指时间上的同步管理。 在分布式的无线传感器网络应用中，每个传感器节点都有自己的 本地时钟。不同节点的晶体振荡器频率存在偏差，以及湿度和电磁 波的干扰等都会造成网络节点之间的运行时间偏差。 有时传感器网络的单个节点的能力有限，或者某些应用的需要， 使得整个系统所要实现的功能要求网络内所有节点相互配合来共同 完成，分布式系统的协同工作需要节点间的时间同步，因此，时间 同步机制是分布式系统基础框架的一个关键机制。
2、基本术语
(1) 锚点：指通过其它方式预先获得位置坐标的节点，有时也称 作信标节点。网络中相应的其余节点称为非锚点。
(2) 测距：指两个相互通信的节点通过测量方式来估计出彼此之 间的距离或角度。
(3) 连接度：包括节点连接度和网络连接度两种含义。 节点连接度是指节点可探测发现的邻居节点个数。网络连接度是 所有节点的邻居数目的平均值，它反映了传感器配置的密集程度。 (4) 邻居节点：传感器节点通信半径范围以内的所有其它节点， 称为该节点的邻居节点。
AoA测距技术易受外界环境影响，且需要额外硬件，它的硬 件尺寸和功耗指标不适用于大规模的传感器网络，在某些应用 领域可以发挥作用。
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2、多边定位
多边定位法基于距离测量(如RSSI、ToA/TDoA)的结果。确定二维坐标至 少具有三个节点至锚点的距离值；确定三维坐标，则需四个此类测距值。
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TPSN时间同步协议
传感器网络TPSN时间同步协议类似于传统网络的NTP协议，目 的是提供传感器网络全网范围内节点间的时间同步。在网络中有一 个与外界可以通信，从而获取外部时间，这种节点称为根节点。根 节点可装配诸如GPS接收机这样的复杂硬件部件，并作为整个网络 系统的时钟源。
(9) 接收信号强度指示(RSSI)：节点接收到无线信号的强度大小， 称为接收信号的强度指示。
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(10) 到达角度(Angle of Arrival, AoA)：节点接收到 的信号相对于自身轴线的角度，称为信号相对接收节点 的到达角度。
(11) 视线关系(Line of Sight, LoS)：如果传感器网 络的两个节点之间没有障碍物，能够实现直接通信，则 这两个节点间存在视线关系。
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2、相邻级别节点间的同步机制
邻近级别的两个节点对间通过交换两个消息实现时 间同步。
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边节点S在T1时间发送同步请求分 组给节点R，分组中包含S的级别和
T1时间。节点R在T2时间收到分
组，
，然后在T3时间发送
应答分组给节点S，分组中包含节点
R的级别和T1、T2和T3信息。 节点S在T4时间收到应答，
RBS同步协议的基本思想是多个节点接收同一个同步信号，然后多 个收到同步信号的节点之间进行同步。这种同步算法消除了同步信号 发送一方的时间不确定性。这种同步协议的缺点是协议开销大。
Tiny/Mini-Sync是两种简单的轻量级时间同步机制。 TPSN时间同步协议采用层次结构，实现整个网络节点的时间同步。
无线传感器网络时间同步机制的意义和作用主要体现在 如下两方面：
首先，传感器节点通常需要彼此协作，去完成复杂的监 测和感知任务。数据融合是协作操作的典型例子，不同的 节点采集的数据最终融合形成了一个有意义的结果。
其次，传感器网络的一些节能方案是利用时间同步来实 现的。
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目前已有几种成熟的传感器网络时间同步协议，其中RBS、 TINY/MINI-SYNC和TPSN被认为是三种最基本的传感器网络时间 同步机制。
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(5) 跳数：两个节点之间间隔的跳段总数，称为这两个节点间的 跳数。
(6) 基础设施ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ协助传感器节点定位的已知自身位置的固定设备， 如卫星、基站等。
(7) 到达时间：信号从一个节点传播到另一个节点所需要的时间， 称为信号的到达时间。
(8) 到达时间差(TDoA)：两种不同传播速度的信号从一个节点 传播到另一个节点所需要的时间之差，称为信号的到达时间差。
式所示，其中PR是无线信号的接收 功率，PT是无线信号的发射功率，r 是收发单元之间的距离，n传播因子，
传播因子的数值大小取决于无线信 号传播的环境。
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无线信号接收强度指示与信号传播距离之间的关系
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(2)到达时间/到达时间差(ToA/TDoA)
这类方法通过测量传输时间来估算两节点之间距离，精度较好。 ToA机制是已知信号的传播速度，根据信号的传播时间来计算节点 间的距离。
ToA测距原理的过程示例
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在基于TDoA的定位机制中，发射 节点同时发射两种不同传播速度的无 线信号，接收节点根据两种信号到达 的时间差以及这两种信号的传播速度， 计算两个节点之间的距离。
(12) 非视线关系：传感器网络的两个节点之间存在障 碍物，影响了它们直接的无线通信。
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3、定位性能的评价指标
衡量定位性能有多个指标，除了一般性的位置精度指标以外， 对于资源受到限制的传感器网络，还有覆盖范围、刷新速度和功 耗等其它指标。
位置精度是定位系统最重要的指标，精度越高，则技术要求越 严，成本也越高。定位精度指提供的位置信息的精确程度，它分 为相对精度和绝对精度。
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2020/11/22
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虽然传感器网络用户的使用目的千变万化，但是作为网络终端节点 的功能归根结底就是传感、探测、感知，用来收集应用相关的数据信 号。为了实现用户的功能，除了通信与组网技术以外，还要实现保证 网络用户功能的正常运行所需的其它基础性技术。
如果将两个节点之间的距离d除 以两个峰值之间的时差Δt，就可以 得出机动目标通过这一路段的速度 (Vel):
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4.2 定位技术
4.2.1 传感器网络节点定位问题
1、定位的含义
在传感器网络的很多应用问题中，没有节点位置信息的监测数 据往往是没有意义的。无线传感器网络定位问题的含义是指自组织 的网络通过特定方法提供节点的位置信息。
绝对精度指以长度为单位度量的精度。 相对精度通常以节点之间距离的百分比来定义。
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设节点i的估计坐标与真实坐标在二维情况下的距离差值为
Δdi，则N个未知位置节点的网络平均定位误差为：
覆盖范围和位置精度是一对矛盾性的指标。 刷新速度是指提供位置信息的频率。 功耗作为传感器网络设计的一项重要指标，对于定位这项服 务功能，人们需要计算为此所消耗的能量。 定位实时性更多的是体现在对动态目标的位置跟踪。
基于测距的定位技术是通过测量节点之间的距离， 根据几何关系计算出网络节点的位置。解析几何里有 多种方法可以确定一个点的位置。比较常用的方法是 多边定位和角度定位。
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1、测距方法
(1)接收信号强度指示(RSSI)
RSSI测距的原理如下：接收机通 过测量射频信号的能量来确定与发 送机的距离。将无线信号的发射功 率和接收功率之间的关系表述为下
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在分布式系统中，时间同步涉及“物理时间”和“逻 辑时间”两个不同的概念。
“物理时间”用来表示人类社会使用的绝对时间；“逻 辑时间”体现了事件发生的顺序关系，是一个相对概念。
分布式系统通常需要一个表示整个系统时间的全局时 间。全局时间根据需要可以是物理时间或逻辑时间。
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用矩阵和向量表达为形式Ax=b，其中：
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根据最小均方估计（Minimum Mean Square