概述 《无线传感器网络技术》
无线传感器网络技术的应用和未来发展
无线传感器网络技术的应用和未来发展一、无线传感器网络技术概述无线传感器网络是一种基于低功率微处理器、无线通信和传感器技术的无线网络，它能够自组织、自配置和自修复，可广泛应用于环境监测、智能家居、医疗健康、安防监控、农业渔业等领域。
无线传感器网络中包含了传感器节点、基站和传输介质，传感器节点采集周围环境数据信息，通过基站发送到应用服务器或云端，实现对环境的监测和控制。
二、无线传感器网络的应用1、环境监测领域无线传感器网络可以用于各种环境的监测，如空气质量监测、水质监测、土壤监测等。
利用无线传感器网络，可以实现对环境的监测和预警，及时发现和处理各种污染、灾害等事件。
2、智能家居领域无线传感器网络可以在家庭中实现智能化控制，如声音、光照、温度、湿度、安全等方面。
家庭环境中的传感器节点能够感知来自人们和环境的信息，并与其他设备进行通讯，实现高效智能控制。
3、医疗健康领域无线传感器网络可以实现对医疗设备的监控和远程控制，如智能床垫、心电图机、血糖监测等。
通过这些设备，可以及时监测运动情况、心率、血压等指标，为患者提供及时有效的医疗服务。
4、安防监控领域无线传感器网络可以在安防领域中实现监控、识别、控制等功能，如对于危险区域的监控、对人员流动的监控、对于危险物品的监测等。
这些功能可以帮助人们及时掌握周围的情况，减少不必要的损失与危险。
5、农业渔业领域无线传感器网络可以实现对农业生产的监测与控制，可以在农业领域中实现智能化管理，如对土壤、气象、耕作状态的监测、对作物、畜、水产品的监控等。
通过这种方式，可以对农业生产进行有效管理与控制，减少浪费和资源消耗，提高农业生产力。
三、无线传感器网络的未来发展1、无线传感器网络将向大规模、高盈利的方向发展。
随着传感器节点和网络服务的成熟，无线传感器网络将不仅仅是用于某些特定领域，还将在大规模和高盈利的领域中得到广泛的应用。
2、无线传感器网络将向ICT（信息与通信技术）的普及方向发展，成为智能光明城市的核心组成部分。
无线传感器网络技术的发展
无线传感器网络技术的发展随着物联网时代的来临，无线传感器网络技术得到了广泛的应用。
它是人们在社会、经济、环保等领域中探索解决问题的一种有效手段，也是未来智能城市建设的重要基础。
一、无线传感器网络技术的概述无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量无线传感器节点组成的网络，是将传感器、处理器和通信技术融合在一起的高新技术。
它通过传感器节点采集环境信息，通过通信模块将信息传送到决策中心，实现对环境进行感知、监测、控制等操作。
二、无线传感器网络技术的发展历程无线传感器网络技术在20世纪80年代开始，随着计算机和通信技术的发展而不断进步。
在20世纪90年代初，无线传感器网络开始应用于石化工业、农业、自然环境监测等领域。
2000年初，美国西北大学成立第一个无线传感器网络实验室，推动了该领域的发展。
近年来，在无线通信技术、自组织网络技术、传感器技术等方面的不断发展，无线传感器网络得以广泛应用。
三、无线传感器网络技术的优势1. 低成本。
由于采用的是小型化单元，无线传感器网络的成本相对较低。
2. 自组织。
无线传感器网络具有自组织和自修复的能力，在网络节点出现故障时可自动调整网络拓扑结构，保证了网络的稳定性和可靠性。
3. 简便易用。
无线传感器网络具有较好的用户接口性，方便用户使用。
4. 数据处理能力。
无线传感器网络具有较强的数据处理能力，可以对节点传来的大量数据进行处理和分析。
四、无线传感器网络技术的应用领域1. 环境监测。
无线传感器网络技术可以实现对大气、水质、土壤等环境指标的自动监测，提高环境监测效率。
2. 工程安全监测。
无线传感器网络技术可以实现对建筑物、桥梁、公路等工程的安全监测，提高工程安全性。
3. 农业生产。
无线传感器网络技术可以自动监测农作物的生长情况，帮助农民根据监测数据实施合理的农业生产措施。
4. 物流和仓储管理。
无线传感器网络技术可以实现对物流和仓储环节的全面监测，提高物流和仓储管理水平。
无线传感器网络技术的发展及应用
无线传感器网络技术的发展及应用概述无线传感器网络技术（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种新兴的信息通信技术，它在短距离内构建无线网络，利用传感器节点进行信息采集、处理和传输。
自20世纪90年代初至今，WSN技术在农业、环境监测、智能交通、医疗、工业控制等领域得到了广泛的应用，并取得了显著的成就。
本文将介绍WSN技术的相关概念、发展历程、特点、应用及未来展望。
概念与发展历程WSN是由大量的微型无线传感器节点组成的自组织网络，用于对物理环境和特定目标进行无线监测、控制和反馈。
WSN的发展可以追溯到上世纪80年代起，当时美国国防部对无线传感器的需求日益增加，有关方面开始探索无线传感器网络的理论和实践。
在上世纪90年代初，美国传感器技术公司（Sensor Technologies）开始推出一些小型、低功耗的无线传感器，这标志着WSN技术开始向商业化发展。
进入21世纪后，WSN技术方兴未艾，许多学者和企业开始积极研究和推广WSN技术，连续发表了一系列重要的研究成果，如LEACH（低能耗自适应簇层协议）协议、TinyOS（一个基于分布式操作系统的WSN平台）等等。
近年来，WSN技术的应用初始化，越来越广泛，涉及领域也越来越多。
特点无线传感器网络技术的最显著的特点之一是低成本。
由于无线传感器节点规模小、硬件简单等原因，WSN技术的成本较低。
另外，WSN还具有灵活的配置和动态的部署、高容错性和自组织性、对环境的适应性强、实时性好等特点。
这些优点为WSN技术在实际应用中带来了很大的便利和可行性。
应用WSN技术在多个领域的应用表现抢眼，下面将对其中几个领域进行简要介绍。
一、农业领域农业是一个复杂的生态系统，在此系统中，无线传感器网络技术可用于监测土壤湿度、温度、湿度、气压、光照等环境条件，为农业生产提供实时性的基础信息，全面提升农业生产水平。
此外，WSN技术还可用于智能化的农耕机械自动化控制等方面。
无线传感网络概述
无线传感网络概述学号031241119姓名魏巧班级0312411一、无线传感器网络（WSN）的定义：无线传感器网络（WSN）是指将大量的具有通信与计算能力的微小传感器节点，通过人工布设、空投、火炮投射等方法设置在预定的监控区域，构成的“智能”自治监控网络系统，能够检测、感知和采集各种环境信息或检测对象的信息。
二、传感器的节点分布及通信方式：由于传感器节点数量众多，布设时智能采用随机投放的方式，传感器节点的位置不能预先确定。
节点之间可以通过无线信道连接，并具有很强的协同能力，通过局部的数据采集、预处理以及节点间的数据交互来完成全局任务，同时节点之间采用自组织网络拓扑结构。
由于传感器节点是密集布设的，因此节点之间的距离很短，在传输信息方面多跳（multi—hop）、对等（peer to peer）通信方式比传统的单跳、主从通信方式更适合在无线传感器网络中使用，例如：使用多跳的通信方式可以有效地避免在长距离无线信号传播过程中遇到的信号衰落和干扰等各种问题。
三、WSN运行的环境：1、WSN可以在独立封闭的环境下（如局域网中）运行。
2、WSN也可以通过网关连接到网络基础设施上（如Internet）。
在这种情况中，远程用户可以通过Internet 浏览无线传感器网络采集的信息。
四、无线数据网络的定义及无线自组网络的特点：主流的无线网络技术，如IEEE 802.11、Bluetooth都是为了数据传输而设计的，我们称之为无线数据网络。
目前，无线数据网络研究的热点问题就是无线自组网络技术，这项技术可以实现不依赖于任何基础设施的移动节点在短时间内的互联。
特点有如下几点：（1）无中心和自组性（优点）：无线自组网络没有绝对的控制中心，网络中节点通知分布式的算法来协调彼此的行为，这种算法无需人工干预和其他预置网络设施就可以在任何时刻任何地方快速展开并自动组网。
（2）动态变化的网络拓扑（缺点）：移动终端能够以任意速度和方式在网中移动，在通过无线信道形成的网络拓扑随时可能发生变化。
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。
无线传感器网络技术的应用
无线传感器网络技术的应用一、无线传感器网络概述无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由无线传感器节点组成的自组织且具有大规模分布性的网络系统。
其节点可以用于感知环境或者采集数据，通过网络将数据传回中心节点，实现环境监测、数据采集、控制等功能。
二、无线传感器网络技术的应用1. 环境监测随着城市化进程的加快以及空气、水质污染的严重性日益加剧，无线传感器网络技术可以用于环境监测。
比如，在城市的公园、广场等场所布置一些传感器节点，实时监测空气中的PM2.5、CO2等污染物，通过网络将数据传回中心节点，及时预警、保护市民健康。
2. 智能家居无线传感器网络技术可以应用于智能家居领域。
我们可以通过人体传感器节点将家中人员的行动轨迹、起居习惯等数据采集下来，作为智能设备的参考，从而实现智能应用的更加个性化和高效化。
3. 工业自动化无线传感器网络技术可以用于工业自动化控制中，通过感知原材料供应、生产设备状态等信息，及时处理数据，调整生产流程，提高生产效能，降低生产成本。
4. 农业领域无线传感器网络技术可以应用于农业领域，实现精准农业。
如在田地中布置传感器节点，感知土地植被的生长情况、温湿度等信息，通过数据分析，实现精准灌溉、肥料施用，提高农业生产效益。
5. 物联网无线传感器网络技术是物联网的核心技术之一，可以用于个人消费设备、智能家居、工业控制、领域监测等。
各种设备通过传感器节点实现信息的采集与传输，实现设备之间的互联互通，提高人们的生活品质和工业生产效能。
三、无线传感器网络技术的优势1. 低成本无线传感器节点的成本较低，可以降低网络整体成本，提高应用范围和普及度。
2. 系统灵活由于无线传感器节点的低成本和小规模，可以很容易地增加或减少节点的数量，实现对系统的灵活控制与管理。
3. 能源自主由于传感器节点体积小，通常适用的电池也比较小，可以通过能量自主技术和能源高效利用技术，实现长时间运行，避免了频繁更换电池的繁琐操作。
无线传感器网络技术
无线传感器网络技术无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是近年来快速发展起来的一种先进的感知与通信技术。
它由大量分布在监测区域内的无线传感器节点组成，通过无线通信和信息处理技术，可以实现对环境、物体或事件的实时、动态、全面的检测、监测和定位，具有广阔的应用前景。
1. 无线传感器网络的概述无线传感器网络是一种分布式的网络结构，由大量部署在监测区域内的传感器节点组成。
这些传感器节点可以感知、采集、处理和传输环境中的信息，并通过无线通信与其他节点进行交互和协作。
这种分布式的感知与通信方式使得无线传感器网络具备了广泛的应用场景和巨大的潜力。
2. 无线传感器网络的组成与特点无线传感器网络主要包括传感器节点、数据中心和通信网络三个部分。
传感器节点是无线传感器网络的核心，它们通过感知、采集和处理环境中的信息，并通过通信网络将数据传输到数据中心进行进一步的处理和分析。
无线传感器网络具有自组织、自适应、动态调整、灵活部署等特点，可以实现对环境的全面、实时、动态的监测和控制。
3. 无线传感器网络的应用领域无线传感器网络在农业、环境监测、智能交通、智能家居、工业控制等领域都有广泛的应用。
在农业领域，无线传感器网络可以实现对土壤湿度、温度、光照等环境参数的实时检测和控制，提高农作物的产量和质量。
在环境监测领域，无线传感器网络可以对大气污染、水质污染、噪音等环境因素进行实时监测和预警。
在智能交通领域，无线传感器网络可以实现对交通流量、道路状况等信息的实时采集和传输，提高交通管理的效率和安全性。
在智能家居领域，无线传感器网络可以实现对家庭设备、安全系统等的实时监测和控制，提高家庭生活的便捷性和舒适度。
在工业控制领域，无线传感器网络可以实现对工业设备、生产过程等的实时监测和控制，提高生产效率和质量。
4. 无线传感器网络的挑战与发展方向虽然无线传感器网络在应用领域有广泛的前景，但也面临着一些挑战。
无线传感器网络技术概述拓扑控制
LINT/LILT 仿真结果
仿真结果发现LINT、LILT算法，当在节点密度为每平方米2~3个节点时，会有效降低链路状态的更新。
层次型拓扑结构控制
层次型拓扑结构产生背景
传感器节点在无线通信模块在空闲状态与收发状态下的能耗相当，因此只有关闭其节点的无线通信模块才能真正有效的降低非工作能耗。层次分簇就是在这一背景下产生的。
无线传感网络 – 拓扑控制
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拓扑控制的概念与意义
意义
减少节点的通信负载，提高通信效率； 减少网络耗能，延长网络寿命； 辅助路由协议；
概念
拓扑控制（topology control）是一种协调节点间各自传输范围的技术，用以构建具有某些期望的全局特性（如，连通性）的网络拓扑结构，同时减少节点的能耗或增加网络的传输能力。
邻近图算法仿真结果对比
基于方向的功率控制:这种方法通常需要节点配备多个有向天线，以精确的获得可靠的方向信息来解决到达角度问题。微软亚洲研究院和康奈尔大学的Li等人提出了一种能够保证网络连通性的基于圆锥的拓扑控制算法(CBTC)。 基本思想是:节点u选择最小功率P，使得在在任何以u为中心且角度为a的锥形区域内至少有一个邻居。并且理论证明了当 时，就可以保证网络的连通性。
LEACH改进
LEACH-COOP算法：相比LEACH协议，引入了协同节点，在最后数据融合后，发送数据到sink节点时，采用群内选择好的协同节点发送，以减少由于原LEACH协议中存在的由于群首节点分布不均匀造成的通信传输消耗大的问题。
单击此处可添加副标题
如何实现时间同步？ 要实现CDMA技术必须物理层支持DSSS（直接扩频序列）； 在高斯信道中当传输系统的信噪比下降时，可用增加系统传输带宽B的办法来保持信道容量C的不变。 如何进行全网的能量评估？ 簇头是否可靠与sink节点通信？ 实现睡眠与唤醒的计算 ttotal=toperation+tawaken+ttransmit; 还有很多实际问题~~~
无线传感器网络技术概述(路由协议)-lzy
部分解决了内爆和重叠问题 不需要进行路由维护 对网络拓扑变化不敏感，可用于移动WSN 本质上SPIN还是向全网扩散新消息，开销 比较大
缺点
地理路由: GPSR路由（1）
贪婪算法 利用节点的地理位置 信息 转发节点选取：
•
选择邻居节点中离数 据包目的节点更近的 点作为转发节点
局部优化问题
能量感知路由: －能量路由（1）
能量路由：基于节点的可
用能量（Power Available） 或传输路径上链路的能量 需求选择数据的发送路径
路径1：汇聚点-A-B-源节点，总PA=4，总a=3； 路径2：汇聚点-A-B-C-源节点，总PA=6，总a=6 路径3：汇聚点-D-源节点，总PA=3，总a=4； 路径4：汇聚点-E-F-源节点，总PA=5，总a=6；
路径建立阶段是最关键的一个阶段
能量感知路由: 能量多路径路由（3）
路径建立
目的节点向邻居节点广播路径建立消息，发起路径建立过程 中间节点：距离源节点更近同时距离目的节点更远的节点 路径建立消息从节点Ni发送到节点Nj时 本地路由表: 节点Nj
评价：多路经含义/目的
以数据为中心路由协议
内爆：节点向邻居节 点转发数据包，不管 其是否收到过相同的
重叠：感知节点 感知区域有重叠， 导致数据冗余
SPIN （2）
通过和邻居节点的协商来减少Flooding带来
的内爆和重叠的影响
通过元数据来完成协商过程
元数据：一种对源数据的映射，比源数据短 避免传输冗余数据
3步握手协议(ADV-REQ-DATA)
边界转发
无线传感器网络应用技术综述
无线传感器网络应用技术综述本文将对无线传感器网络应用技术进行综述，介绍该技术的定义、原理、发展历程以及在各个领域中的应用情况。
无线传感器网络技术以其独特的优势，如可扩展性、灵活性、自组织性等，在智能家居、智能交通、环境监测等领域发挥着越来越重要的作用。
无线传感器网络技术是一种利用微型传感器节点之间的无线通信技术，通过自组织和多跳接力等方式，实现对环境中各种参数（如温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等）进行监测和数据传输的计算机网络系统。
无线传感器网络技术的发展迅速，自20世纪90年代出现以来，已经广泛应用于许多领域。
无线传感器网络技术的应用非常广泛，例如在智能家居领域，可以通过安装温度、湿度、光照等传感器，实现对家居环境的智能控制；在智能交通领域，可以通过在路面上安装传感器节点，实现对交通拥堵的实时监测和预警；在环境监测领域，可以通过在野外或城市中布置各种传感器，实现对空气质量、水质、噪音等环境参数的监测和数据采集。
无线传感器网络技术还可以应用于安全监控、农业物联网、智能医疗等领域。
无线传感器网络技术的优势在于以下几个方面：由于传感器节点体积小、功耗低，可以大量部署，从而实现对环境参数的全方位监测；无线传感器网络具有自组织和多跳接力特性，可以在没有基础设施的情况下进行快速组网和数据传输；无线传感器网络技术具有高度灵活性和可扩展性，可以根据需要随时增加或减少节点数量和监测范围。
然而，无线传感器网络技术也面临一些挑战，如可维护性、网络安全和数据传输等方面的问题。
例如，由于传感器节点的生命周期受到限制，需要定期进行更换和充电，因此需要解决节点的可维护性问题；同时，由于传感器节点之间的通信是无线的，容易受到干扰和攻击，因此需要采取有效的安全措施来保证网络安全；由于传感器节点的处理和存储能力有限，需要优化数据传输协议，以保证数据的实时性和准确性。
未来，随着物联网技术的不断发展，无线传感器网络技术的应用前景将更加广阔。
《无线传感器网络技术概论》课程标准
《无线传感器网络技术概论》课程标准无线传感器网络技术概论课程标准课程简介本课程旨在为学生提供有关无线传感器网络的技术基础知识，包括它们的设计、实现和应用。
学生将了解无线传感器网络的特点和应用领域，熟悉无线传感器网络的硬件和软件设计，并研究如何在实际问题中应用无线传感器网络。
研究目标本课程主要目标是让学生熟悉无线传感器网络技术的基本概念和应用，包括：- 理解无线传感器网络的特点、工作原理以及基本组成部分；- 熟悉无线传感器网络的硬件设计、软件设计和通信协议；- 掌握无线传感器网络应用的基本方法和实践技巧；- 能够针对特定需求设计无线传感器网络应用，并具备实际应用能力。
课程内容第一章无线传感器网络的概述1.1 无线传感器网络的概念和特点1.2 无线传感器网络的应用领域1.3 无线传感器网络的组成部分第二章无线传感器网络的硬件设计2.1 无线传感器网络的节点2.2 无线传感器网络的传感器2.3 无线传感器网络的能量管理第三章无线传感器网络的软件设计3.1 无线传感器网络的操作系统3.2 无线传感器网络的编程语言3.3 无线传感器网络的仿真软件第四章无线传感器网络的通信协议4.1 无线传感器网络的协议栈4.2 无线传感器网络的MAC协议4.3 无线传感器网络的路由协议第五章无线传感器网络应用的基本方法和实践技巧5.1 无线传感器网络应用的实验平台5.2 无线传感器网络应用的程序设计5.3 无线传感器网络应用的实际应用案例教学方式本课程采用课堂讲授、实验、讨论等多种教学方式，强调理论与实践相结合，注重学生的探究与实践能力培养。
考核方式学生的考核将包括课堂表现、实验报告、设计案例报告以及课程论文等形式。
其中，实验和设计部分的考核占主要比重。
参考书目- 《无线传感器网络技术》- 《无线传感器网络与物联网》- 《无线传感器网络的设计与实现》。
无线传感器网络技术的应用及其架构
无线传感器网络技术的应用及其架构无线传感器网络技术是一种新型的网络技术，它综合了传感技术、信息处理技术、通信技术和计算机技术等多种技术，能够实现不同领域数据的采集、传输和处理，已经在农业、医疗、环保、安全等领域得到了广泛的应用和发展。
一、无线传感器网络的概述无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)是由大量分散的、具有感知、计算和通信能力的微型设备节点组成的一种自组织网络，通过无线通信协作实现信息感知和数据交换。
它是一种联网的传感器小型网络，可集成多种传感器和控制器，实现物理环境的实时感知和数据监测。
无线传感器网络常见的架构如下图：[image]由于传感器节点通常由蜂窝芯片、低功耗微控制器、射频单元和电池组成，其体积小、能耗低、成本较低，能够在恶劣环境下工作，广泛应用于无线监测、环境控制、地震监测等领域，在物联网中发挥着十分重要的作用。
二、无线传感器网络的应用1. 医疗领域无线传感器网络可以应用于医疗领域，比如心电图监测、糖尿病监测等。
传感器可以将数据采集后传输到云端上的数据库中，医生可以在任何时候查看相关数据，提高病人的诊治效率。
2. 安防领域无线传感器网络可以应用于安防领域，比如监控的视频、声音、热量等，可以实现对特定区域的智能化监控和警报系统的建设，提供更加有效的安全保障。
3. 农业领域无线传感器网络可以应用于农业领域，可以直接测量农作物的土壤湿度、光照、土壤温度、空气湿度等数据，提高农业生产的效率和产量。
4. 环境保护领域无线传感器网络可以应用于环境保护领域，可以监测空气污染程度、水资源质量等，并及时发布预警，提高环境监控的智能化程度。
三、无线传感器网络的架构无线传感器网络通常由底层传感器节点、中间逻辑处理器、上层应用服务器和数据传输网络组成，各个层次之间通过通信协议进行数据交换。
常见的无线传感器网络架构如下图：[image]1. 传感器节点传感器节点是无线传感器网络的最基本的组成部分，具有感知环境的能力，负责数据采集、传输、路由和存储等任务。
无线传感器网络技术概述-2019年精选文档
无线传感器网络技术概述-2019年精选文档-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII无线传感器网络技术概述无线传感器网络被普遍认为是二十一世纪最重要的技术之一，是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，是由传感器、数据处理单元和通信模块的微小节点通过自组织的方式构成的网络。
在无线传感器网络中各传感器节点能够相互协作完成感知、采集网络覆盖区域内的各种环境或监测对象的信息，对这些信息进行处理，以获得详实而准确的信息，并通过无线多跳方式传送给需要这些信息的用户[2]。
可以说由计算机技术、传感器技术、无线通信技术相结合产生的无线传感器网络实现了物理世界、信息世界与人类社会三元世界的连通，将会对人类社会的生产和生活产生深远而积极的影响。
一、无线传感网络的体系结构（一）传感器节点结构。
无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点以无线多跳通信方式形成的自组织网络系统，其中的传感器节点能够协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给用户。
无线传感器网络中最基本的组成要素是传感器节点，它由数据采集单元、处理器单元、数据传输单元和能量供应单元四部分组成[2]。
如图1所示。
数据采集单元负责监测区域内信息的采集和数据转换，借助形式多样的传感部件，传感器节点能够感知温度、湿度、噪声、移动物体的大小、速度和方向等信息。
处理单元负责控制整个传感器节点的操作、存储和处理数据信息。
数据传输单元负责与其他传感器节点交换控制信息和传输采集到的数据信息。
能量供应单元为传感器节点各部件提供运行所需的能量，通常采用微型电池。
（二）网络体系结构。
无线传感器网络的体系结构如图2所示，通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点[1]。
大量传感器节点随即部署在监测区域内部或附近，以自组织的方式构成网络。
传感器节点产生的数据以不同的路由方式沿着其他传感器节点逐跳传输，在传输的过程中，可能被多个节点处理，然后传输到汇聚节点。
无线传感器网络技术
无线传感器网络技术近年来，无线传感器网络技术在各个领域得到了广泛的应用。
它通过将传感器节点相互连接，实现信息的传递和处理，使得我们能够更加高效地监测和控制环境。
本文将介绍无线传感器网络技术的基本原理、应用领域以及未来的发展方向。
一、基本原理无线传感器网络技术主要由传感器节点、数据传输和处理以及网络管理组成。
传感器节点是无线传感器网络的核心组成部分，它们能够感知和采集周围的环境信息，并将其转化为数字信号。
数据传输和处理模块负责将传感器节点采集到的数据传输到指定的地点，并进行处理和分析。
网络管理模块则负责对无线传感器网络进行管理和维护，包括节点的注册、组网和网络拓扑的优化等。
二、应用领域无线传感器网络技术在许多领域都有重要的应用价值。
首先是环境监测领域，无线传感器网络可以实时地监测大气、水质以及土壤等参数，为环境保护和资源管理提供有力的支持。
其次是智能交通领域，通过在道路上布置无线传感器节点，可以实现对交通流量、车速以及交通事故等数据的实时监测，提高交通系统的安全性和效率。
此外，无线传感器网络技术还可应用于农业、医疗、物流等领域，为各行各业提供更加智能化和高效的监测和管理手段。
三、未来发展方向随着科技的进步和应用需求的不断增加，无线传感器网络技术也在不断发展和完善。
未来，无线传感器网络技术将以以下几个方向进行发展。
1. 节点技术的创新：传感器节点的能耗、功耗以及通信距离等是无线传感器网络技术发展的关键问题。
未来的研究将集中在降低节点功耗、扩大通信范围以及提高节点的智能化和可靠性。
2. 网络拓扑优化：无线传感器网络中的节点部署和组网方式对网络性能和能耗有重要影响。
未来的研究将致力于寻求最优的网络拓扑结构，以提高网络的容错性和覆盖范围。
3. 数据处理与隐私保护：无线传感器网络所生成的大量数据需要进行处理和分析，以提取有用的信息。
未来的研究将集中在数据处理算法和隐私保护机制的研究，以提高数据分析和应用的效果和安全性。
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郝洁
南京航空航天大学 办公室：计算机学院104 电子邮件: haojie@
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课程目标
通过本课程的学习，了解无线传感器网络的关键 技术、现状及前景。 课程将讲授无线传感器网络典型应用、体系结构、
组网、软件、支撑技术的基本原理、关键技术、
设计方案及其应用。通过本课程的学习，要求学 生理解无线传感器网络中的主要问题和核心技术， 结合实验课程学习无线传感网应用开发为以后的 学习和工作打下基础。
• 学术界、产业界对“物联网”尚未形成一个统一的定义 • 物联网(IoT, Internet of Things)指的是将各种信息传感设 备,如射频识别(RFID)装置、传感器等种种装置与互联网、 移动通信网结合起来而形成的一个巨大“物—物”互联网 络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起,方便识 别和管理 • 物联网感知物理世界! – 强调的是“感”和“知”两个层面
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无线自组网
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IEEE将无线自组网定义为一种特殊的自组织、 对等式、多跳、无线移动网络（MANET）， 它是在无线分组网的基础上发展起来的 无线自组网有多个英文名称，如Ad hoc network 、Self-organizing network、 Infrastructureless network 与Multi-hop network 1991年5月，IEEE正式采用“Ad hoc网络”术语 Ad hoc在英语中的含义是“for the specific purpose only”，即“专门为某个特定目的、即 兴的、事先未准备的”意思
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WSN在地震监测中的应用
地震预警
台湾（ Taiwan Railway System ）） 墨西哥（ Seismic Alarm System 土耳其 (Istanbul Earthquake Rapid
地震预警系统
Response and Early Warning System) 1991年8月投入使用， 2005年发明了一种新型
– 学术研究：
• 国际会议
• 中国期刊网
– ACM SIGCOMM, Mobicom, Mobihoc – IEEE INFOCOM、ICNP、Sensys, SECON, MASS，IPSN、ICC、 GLOBECOM、ICCCN， WCNC、VTC – 通信学报、电子学报、软件学报、计算机学报等
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无线传感器网络
无线网络： 有基础设施网（无线分组网） 无基础设施网 ad hoc网络 WSN 无线网络的发展历程： 无线分组网 -> 无线自组网 ->无线传感器网络
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无线分组网
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分组无线网是一种利用无线信道进行分组交换的 通信网络，即网络中传送的信息要以“分组”或者 称“信包”为基本单元。 分组是由若干比特组成的信息段。通常包含“包 头”和“正文”两部分。 包头中含有该分组的源地址、宿地址和有关路由 等信息等。正文是真正需要传送的信息。 适用特点：分组无线网特别适用于实时性要求不 严和短消息比较多的数据通信。 网络结构：星形结构 分布式结构
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病人 医生
智慧医疗意义
• 可以随时掌握自己的健康状况
• 通过电子病历对患者病源的判断进行治一致性治疗，提升诊断的准确性
医疗研究人员
• 通过系统获得大量准确的医疗信息和大量高质量的有效案例，既可以对 大规模的疾病爆发做出准确的预测，更能够推进国家医疗行业的发展
药物供应商
• 实现及时和准确的药品配送而节省大量成本
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WSN在地震监测中的应用
第一章 无线传感器网络综述
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WSN定义
WSN应用和行业现状 WSN国内外标准化 WSN发展趋势
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传感器网络的各种应用
• 无线传感器网络（WSN, Wireless Sensor Network）将大量各种传感器节 点组成网络，形成实现对物理世界感知的综合信息系统。 • 雷达、卫星等：宏观远程侦察； 传感网： 微观近距侦察 • 移动通信网络：人人互联； 传感网： 人与物、物与物互联 • 互联网：虚拟信息空间； 传感网： 现实物理世界 • 物联网：连接； 传感网：感知
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传感器网络的应用-智能楼宇
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传感器网络的应用-商用
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传感器网络的应用-智能交通
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传感器网络的应用-电力输送
• 在电度表上装上传感器，供电部门随时都可知道 用户的用电情况。 • 江西省电网对分布在全省范围内的2万台配电变 压器的运行状态进行实时监测，实现用电检查、 电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管 理等高效一体化管理，一年降低电损1.2亿千瓦 时。
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传感器网络的应用-健康
• 远程监控人体的生理数据（心脏速率、血压）
– 采集的数据通过网络送到负责病人的主管医生 – 病人获得极大的行动自由度
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跟踪和监督医院内的病人和医生 医院的药物管理 正确地识别病人的敏感反应避免误诊 老人家庭环境下的护理 (tele-care)
– 随着社会老龄化的加剧而日趋重要
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N1
无线自组网的基本概念
• Ad hoc网络 物理结构与 拓扑结构
N3 N2
N1
N2
N3
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自组织与独立组网 无中心 多跳路由 动态拓扑 无线传输的局限与节点能量的 限制性 • 网络生存时间的限制
N4 N4 N5
N5
(a) Ad hoc的物理结构与拓扑结构
N2 N2 N1 N3 N3 N4 N4 N5 N5 N1
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传感网与物联网的关系(续)
综合信息 服务：集 感知、计 算、传输 为一体 管道： 仅仅只是 带宽的增 加（信息 的传输） 未来“U社 会”与“e 社会”的 根本差别
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应用层
核心网 络
感知层
16 ITU提出：传感网是物联网的底层支撑，IEEE、ISO、IEC 等标准化组织认可
传感网与物联网的关系(续)
能源输送
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传感器网络的应用-桥梁监控
桥梁监控
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WSN在地震监测中的应用
地震预测 • 美国国家地震系统 1.大量、长期、自动化采集数据 北加州地震网络 （ Northern California (Advanced National Seismic System) 分布及未来 Seismic Network，NCSN） • 布设由 2.大范围，低成本，高准确 • 7000个地震传感器系统组成的国家范围网络，为全国提供地震 • 目的： 灾害服务，密集覆盖26个危险城市地区 • 3. 实时性，连续获取地震前兆数据 – NCSN 用来监测所有的信号强度在微弱震动以上的本地
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课程内容
32课时
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第一部分 无线传感器网络综述 第二部分 无线传感器网络体系架构 第三部分 通信和组网技术 第四部分 支撑技术 第五章 通用技术等
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参考文献
• 国际杂志 – 综述性质
• IEEE Communications Magazine – Ad Hoc and Sensor Network Series • IEEE Network Magazine • IEEE Wireless Communications • • • • • • • IEEE/ACM Transactions on networking, Computer networks IEEE Transactions on Wireless Communications IEICE Transactions on Communications (ACM/Springer) Wireless Networks Ad Hoc networks IEEE Transactions on Mobile Computing
sink Network Sensor node Internet/ Satellite sink
Management Center
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定义
• 无线传感器网络（Wireless sensor networks） 是由大量静止／移动的传感器以自组织和 多跳的方式构成无线网络，目的是协作地 探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对 象的监测信息，并报告给用户。 • 传感器技术、计算机技术和通信技术是现 代信息技术的三大基础技术
管理系统
• 高效、高质量的智慧医疗解决现在城乡医疗资源不平衡，和大医院的拥 挤情况，政府付出更少的成本去提高对于医疗行业的监督，提高国民的 生活质量，促进社会和谐发展
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传感器网络的应用-家居
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当前家居环境存在的问题
• 家居能耗过高 • 家庭安防手段落后 • 家用电器使用不便
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海尔“物联之家”
WSN国内外现状 WSN国内外标准化 WSN发展趋势
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1.1 WSN定义
什么是无线传感器网络（WSN, Wireless Sensor Network）？ 你知道的应用有哪些？ 我们为什么需要WSN？
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MICA 2 MOTE
Ref:/Products/Product_p df_files/Wireless_pdf/MICA2_Datasheet.pdf
传感网低成本、高冗余的设计与部署原则为系 统提供较强的容错能力； 传感器对目标的抵近探测大大消除了环境噪声 对感知性能的影响；
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•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
传感网中多传感器的联合应用与融合决策有利 于提高探测准确度；
多节点协同感知，可以加大实时探测区域；
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传感器网络的应用——环境
• 森林火险监测 • 洪水监测 • 精确农耕 • 大气监测 • 环境的生物复杂性地图
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传感器网络的应用——军事