无线传感器研究背景目的意义及现状与发展趋势讲课讲稿

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研究意义及现状资料讲解

研究意义及现状资料讲解

1.2无线传感网络的研究意义及国内外研究现状无线传感器网络是继Internet之后,将对21世纪人类生活方式产生重大影响的一种rr热点技术。

Internet改变了人与人之间交流、沟通的方式,而无线传感器网络将逻辑上的信息世界与真实物理世界融合在一起,将改变人与自然交互的方式。

2003年著名的美国《商业周刊》在其“未来技术专版”中发表文章指出,效用计算、传感器网络、塑料电子学和仿生人体器官是全球未来的四大高技术产业,它们将掀起新的产业浪潮。

2003年MIT技术评论Technology Review在预测未来技术发展的报告中认为,有十种新兴技术在不远的将来将改变世界,其中无线传感器网络被列为首位131。

目前,传感器网络在军事、民用和学术届等许多领域的研究都取得了重大的1进展。

国外一些主要的研究项目及研究内容如表1.1所示。

国内,包括国家自然基金及各大高校、研究所也都对无线传感器网络投入了研究。

表1-1无线传感器网络的研究进展计划名称研究内容与进展资助部承担单位起止年代1.1研究背景和意义无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Networks),作为一项新型的信息采集技术日益受到国内外科研工作者的高度重视。

无线传感器网络,指在环境中布置的传感器节点以无线通信方式组织成网络,传感器节点完成一些数据采集工作,节点通过无线传感网络将数据发送到网络中,并最终由特定的应用接收。

传感器节点集成传感器件、数据处理和通信模块,并通过自组织的方式构成网络。

借助于传感器节点中内置的形式多样的传感器,可以测量所在周边环境中的热、红外、声、雷达和地震波等信号,从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、速度和方向等物质现象。

无线传感器网络是一种全新的信息获取和信息处理模式。

无线传感器网络的节点通过飞行器撒播、人工埋置等方式任意散落在被监测区域内,以自组织方式构成网络。

根据节点数目的多少,传感器网络可按平面结构和分簇结构⋯来构建。

无线传感器研究背景目的意义及现状与发展趋势

无线传感器研究背景目的意义及现状与发展趋势

无线传感器研究背景目的意义及现状与发展趋势1 研究背景随着无线技术的快速发展和日趋成熟,无线通信也发展到一定的阶段,其发展的技术越来越成熟,方向也越来越多,越来越重要,大量的应用方案开始采用无线技术进行数据采集和通信。

微机电系统和低功耗高集成数字设备的发展,使得低成本、低功耗、小体积的传感器节点得以实现。

这样的节点配合各类型的传感器,可组成无线传感器网络(WSN)。

无线传感网络是一种开创了新的应用领域的新兴概念和技术。

广泛应用于战场监视、大规模环境监测和大区域内的目标追踪等领域。

传感技术、传感网络已经被认定为最重要的研究之一。

因为无线传感器网络节点一般采用电池供电,工作环境通常比较恶劣,而且数量大、更换非常困难,所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一,因此,它迫切需要对传统的嵌入式应用开发进行更新和改进,需要精心设计的软硬件系统,以使其可靠而耐用。

2003年,美国《技术评论》杂志论述未来新兴十大技术时,WSN被列为第一;美国《今日防务》杂志更认为WSN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。

可以预测,WSN是信息感知和采集的一场革命,是21世纪最重要的技术之一[2]。

低功耗无线传感模块,便是组成无线传感网络的节点。

此方面的研究由来已久,是计算机应用的扩展,采用了大规模集成电路和嵌入式技术,使用智能微处理器对采集到的信息进行处理和加工。

现已广泛应用于社会建设的各个层面和人们的日常生活当中。

但过去的研究有的只考虑低功耗而性能不高,有的性能高但是功耗太大。

因此,在无线传感技术应用如此广泛的今天,在保证无线传感模块性能的同时又能实现其低功耗具有一定的理论和现实意义。

2 研究目的及意义2.1 研究目的当前对于无线传感技术的研究仍然处在一个高速发展的阶段,低功耗就是其发展方向之一,而低功耗与高性能的结合实现还不完全。

因此,为了更好的实现无线传感模块的功能,增加模块的可靠性和使用寿命,通过对无线传感节点的硬件功耗的分析,确定无线传感模块各单元的基本功率消耗,并进行相应比较,确定需重点降耗的单元,在此基础上结合当前对低功耗无线传感模块的研究,通过对比分析选择合适的芯片完成对低功耗无线传输模块的自主设计和制作。

无线传感网络技术的研究现状和发展趋势

无线传感网络技术的研究现状和发展趋势

无线传感网络技术的研究现状和发展趋势随着物联网的快速发展,无线传感网络技术逐渐成为关注的热点。

无线传感网络是由大量传感器节点组成的无线网络,能够对物理或化学量进行测量、感知、处理和传输等多项任务。

该技术有望推动智能城市、智能交通、智能工厂等方面的发展,因此备受学者和产业界的关注。

本文将介绍无线传感网络技术的研究现状和发展趋势。

一、无线传感网络技术的研究现状1、节点设计传感器节点是无线传感网络的基本单元,它需要具有小巧灵活、低功耗、高性能、易部署等特点。

近年来,有学者提出了各种新型传感器节点设计方案,如无源/半无源传感器节点、多传感器节点、组合式节点等。

无源/半无源传感器节点是指将电力来源从传统的电池、太阳能等换成环境能源,如无线充电、温差发电等,以降低节点的功耗成本和维护难度。

多传感器节点是指一种节点集成多种传感器,提高网络测量精度及传感应用的灵活性。

组合式节点则是指在满足节点特定任务需求的前提下,将已有元件(如集成电路、微处理器等)组合便能达到令人满意的性能。

这种方案既省设计成本,又能满足差异化需求。

2、网络拓扑网络拓扑是指无线传感网络中各节点的编号、位置、连接方式等。

常见的拓扑结构有星型、树型和网状结构。

随着新型应用的出现,研究者们不断地探索符合实际场景需求的新型拓扑结构。

例如,分簇拓扑是传感网络中的一种重要拓扑结构,主要是将传感节点按聚集距离远近分组,然后指定一组节点为簇头节点,该节点进行数据处理和转发,并与上层节点通信,达到良好的数据整合效果。

3、网络通信网络通信是无线传感网络技术的核心之一。

面对信道质量恶劣、多传感器数据通信问题等,研究人员们提出了各种新算法和协议。

例如,多跳通信是一种传感器节点间经常采用的数据传输方式,它通过中继节点传递数据,从而实现跨越较长距离的数据传输。

此外,近年来一些学者也尝试利用构建信道模型的方法深入挖掘信道特性,提高网络的通信质量。

二、无线传感网络技术的发展趋势1、智能化未来,无线传感网络技术将更加接近人工智能。

低功耗无线传感器研究背景意义及国内外现状

低功耗无线传感器研究背景意义及国内外现状

低功耗无线传感器研究背景意义及国内外现状1研究的目的和意义2国内外研究概况和发展趋势2.1无线传感器网络2.2无线传感器网络节点结构2.3节点技术2.4无线传感器网络未来的发展1研究的目的和意义近年来,随着无线通信、集成电路、传感器和微机电系统等技术的飞速发展,使得低成本、低功耗、多功能的微型无线传感器的大量生产成为可能,这些微型无线传感器具有无线通信、数据采集和处理、协同合作等功能。

因此,传感器网络的应用前景非常广泛。

无线传感器网络就是由这些传感器节点协同组织起来的,传感器网络的节点可以随机或者特定地布置于目标环境中,它们之间通过特定的协议自组织起来,能够获取周围环境的信息并且相互协同工作完成特定任务。

传感器节点一般由蓄电池提供电能,工作时间不长。

有限的电源电量成为制约无线传感节点生命周期的关键因素,但减小功耗即意味着延长系统寿命。

因此本课题的目的是在满足系统性能的要求基础上,从系统层面来进一步减小低功耗节点功耗、实现超低功耗,从而有效延长WSN生命周期。

研究无线传感器节点的超低功耗技术,对于WSN技术的研究具有重要的意义。

目前,虽然环境能量采集技术的研究和发展使得节点有了从环境补给电能的可能。

但目前还是处于研究阶段,而且价格太高,不宜偶普及推广使用。

因此低功耗无线传感器节点是当今国内外通信领域的一大研究热点,无线传感器节点如果到超低功耗,那么整个传感器系统将会获得更长的工作时间,同时缩短了传感器节点的淘汰更新速度,降低了普及无线传感器网络的成本。

它必将在军事、民用及工商业等领域取得更加广阔的应用前景。

2国内外研究概况和发展趋势2.1无线传感器网络无线传感器网络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[3].传感器网络具有十分广阔的应用前景,在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多重要领域都有潜在的实用价值,已经引起了许多国家学术界和工业界的高度重视,被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一。

无线传感器网络节点研究背景意义及国内外现状

无线传感器网络节点研究背景意义及国内外现状

无线传感器网络节点研究背景意义及国内外现状无线传感器网络节点研究背景意义及国内外现状 1研究背景及意义2 国内外研究现状1研究背景及意义随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的发展进步,包括微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS)以及相关的接口、信号处理技术的飞速发展和日益成熟,具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器网络引起了人们的极大关注。

无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息妙理技术和通信技术,它是一种由传感器节点构成的网络,能够实时地监测、感知和采集节点部署区的观察者感兴趣的感知对象的各种信息(如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等物理现象),并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去,通过无线网络最终发送给观察者。

无线传感器网络在军事侦察、环境监测、医疗护理、智能家居、工业生产控制以及商业等领域有着广阔的应用前景。

由于传感器网络的巨大应用价值,它已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的极大关注。

美国《技术评论》2003年1月号上,《技术评论》的编辑们认为,有十种新兴技术在不远的将来会产生巨大影响、其中第一项就是无线传感器网络。

美国国防刻和各军事部门都对传感器网络给予了高度重视。

在C4ISR 的基础上提出了C4KISR计划,强调战标情报的感知能力、信息的综合能力和信息的利用能力,把传感器网络作为一个重要研究领域,设立了一系列的军事传感器网络研究项目。

在民用领域,2002年,美国 Intel公司发布了“基于微型传感器网络的新型计算发展规划”。

今后,Intel将致力于微型传感器网络在预防医学、环境监测、森林灭火乃至海底板块调查、行星探查等领域的应用。

伯克利实验室和大西洋学院的研究人员计划部署和使用无线传感器网络来研究岛上环境。

这些传感器由温度、湿度、气压等芯片和红外线传感器组成。

科学家们使用这些设备可以在不干扰野生动植物正常生活的情况下监视它们及其生存环境。

无线传感器网络研究现状与应用

无线传感器网络研究现状与应用

无线传感器网络研究现状与应用一、本文概述无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种由许多在空间上分布的自动装置组成的网络,这些装置能够使用传感器协作地监控不同环境或对象的物理或化学现象,并通过无线方式进行信息传输。

近年来,随着物联网、大数据和等技术的飞速发展,无线传感器网络的研究和应用日益受到关注,成为信息技术领域的一个研究热点。

本文旨在全面综述无线传感器网络的研究现状和应用领域。

我们将对无线传感器网络的基本概念、特点和关键技术进行介绍,包括传感器节点的设计与优化、网络通信协议、能量管理策略等。

接着,我们将对无线传感器网络在环境监测、智能交通、农业物联网、医疗健康、军事防御等领域的应用进行深入探讨,分析其在不同场景下的优势和挑战。

我们还将对无线传感器网络的发展趋势和未来研究方向进行展望,以期为该领域的进一步发展提供参考和借鉴。

通过本文的阐述,我们希望能够为相关领域的学者和工程师提供一个全面而深入的无线传感器网络研究现状和应用概览,同时推动无线传感器网络技术的进一步发展和应用推广。

二、无线传感器网络研究现状无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)是近年来物联网领域研究的热点之一。

随着微型化、低功耗、高性能传感器技术的快速发展,以及无线通信技术的进步,无线传感器网络得到了广泛的应用和深入的研究。

网络拓扑与协议研究:无线传感器网络拓扑结构的研究主要关注如何有效地组织传感器节点,以提高网络的覆盖范围和连通性。

针对传感器节点的能量限制,研究人员还设计了多种节能的通信协议,如跳频扩频、时分复用等,以延长网络的生命周期。

数据融合与处理技术:在无线传感器网络中,由于传感器节点数量众多,产生的数据量巨大。

因此,数据融合与处理技术成为了研究的重点。

数据融合旨在将多个传感器节点的数据融合成一条或多条有用信息,减少数据传输量并提高数据的准确性。

无线传感器网络的研究现状及发展趋势

无线传感器网络的研究现状及发展趋势

无线传感器网络的数据隐私保护
数据加密技术
为了保护无线传感器网络中的数据隐私, 研究人员正在研究新的数据加密技术。这 些技术包括对称加密算法、非对称加密算 法、同态加密等。这些加密技术能够有效 地保护数据隐私,防止数据泄露和攻击。
VS
安全路由协议
安全路由协议是无线传感器网络中的重要 组成部分,能够有效地防止恶意攻击和数 据篡改。目前,已经出现了一些安全路由 协议,如基于密钥的安全路由协议、基于 身份的安全路由协议等。这些协议能够有 效地保护数据隐私和网络安全。
特点
低功耗、微型化、分布式、自组织、抗干扰能力强、能够适应各种环境和应 用场景。
无线传感器网络的应用场景
环境监测
用于气象、水文、环境保护等领域,实现 对环境参数的实时监测和数据采集。
医疗护理
用于远程医疗和健康监测,实现对患者生 命体征的实时监测和数据传输。
智能家居
用于家庭智能化管理,实现家居设备的互 联互通和智能化控制。
据传输。
网状结构
所有节点都通过多跳路由的方 式相互连接,构成一个自组织
的网络拓扑结构。
无线传感器网络的通信协议
01
02
03
MAC协议
负责协调和安排网络中的 节点进行数据传输,避免 碰撞和冲突。
路由协议
负责将数据从源节点通过 网络转发到目的节点,同 时优化能量消耗。
同步协议
负责协调网络中各个节点 的时钟,以确保数据传输 的同步性。
智能家居中的应用
总结词
智能家居中,无线传感器网络被用于实现家庭环境的实 时监测和控制,提高居住的舒适度和节能效果。
详细描述
随着人们对居住环境的要求不断提高,智能家居成为了 新的趋势。无线传感器网络在智能家居中的应用可以实 现家庭环境的实时监测和控制。例如,通过部署在室内 的温湿度传感器、光照传感器、人体感应器等,可以实 时监测室内的温度、湿度、光照和人员活动情况,并利 用无线通信技术将数据传输到智能手机或平板电脑上进 行分析和控制。此外,智能家居还可以实现家电的远程 控制和能源管理等功能,提高居住的舒适度和节能效果 。

无线传感器地地研究背景目地意义及现状与发展趋势

无线传感器地地研究背景目地意义及现状与发展趋势

无线传感器研究背景目的意义及现状与发展趋势1 研究背景随着无线技术的快速发展和日趋成熟,无线通信也发展到一定的阶段,其发展的技术越来越成熟,方向也越来越多,越来越重要,大量的应用方案开始采用无线技术进行数据采集和通信。

微机电系统和低功耗高集成数字设备的发展,使得低成本、低功耗、小体积的传感器节点得以实现。

这样的节点配合各类型的传感器,可组成无线传感器网络(WSN)。

无线传感网络是一种开创了新的应用领域的新兴概念和技术。

广泛应用于战场监视、大规模环境监测和大区域内的目标追踪等领域。

传感技术、传感网络已经被认定为最重要的研究之一。

因为无线传感器网络节点一般采用电池供电,工作环境通常比较恶劣,而且数量大、更换非常困难,所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一,因此,它迫切需要对传统的嵌入式应用开发进行更新和改进,需要精心设计的软硬件系统,以使其可靠而耐用。

2003年,美国《技术评论》杂志论述未来新兴十大技术时,WSN被列为第一;美国《今日防务》杂志更认为WSN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。

可以预测,WSN是信息感知和采集的一场革命,是21世纪最重要的技术之一[2]。

低功耗无线传感模块,便是组成无线传感网络的节点。

此方面的研究由来已久,是计算机应用的扩展,采用了大规模集成电路和嵌入式技术,使用智能微处理器对采集到的信息进行处理和加工。

现已广泛应用于社会建设的各个层面和人们的日常生活当中。

但过去的研究有的只考虑低功耗而性能不高,有的性能高但是功耗太大。

因此,在无线传感技术应用如此广泛的今天,在保证无线传感模块性能的同时又能实现其低功耗具有一定的理论和现实意义。

2 研究目的及意义2.1 研究目的当前对于无线传感技术的研究仍然处在一个高速发展的阶段,低功耗就是其发展方向之一,而低功耗与高性能的结合实现还不完全。

因此,为了更好的实现无线传感模块的功能,增加模块的可靠性和使用寿命,通过对无线传感节点的硬件功耗的分析,确定无线传感模块各单元的基本功率消耗,并进行相应比较,确定需重点降耗的单元,在此基础上结合当前对低功耗无线传感模块的研究,通过对比分析选择合适的芯片完成对低功耗无线传输模块的自主设计和制作。

无线传感器网络的应用现状与未来发展方向

无线传感器网络的应用现状与未来发展方向

无线传感器网络的应用现状与未来发展方向无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是由许多小型传感器节点组成的网络系统,可以实时采集和传输各种环境信息。

它具有灵活、低成本、易部署等特点,被广泛应用于环境监测、智能交通、农业、医疗等领域。

本文将探讨无线传感器网络的应用现状和未来发展方向。

一、无线传感器网络的应用现状1.1 环境监测无线传感器网络在环境监测方面发挥了重要作用。

例如,通过部署传感器节点监测空气质量、水质污染等环境参数,可以及时预警和应对环境污染事故。

同时,无线传感器网络还可以应用于林火监测、地震预警等自然灾害监测领域,提高对灾害的预警和救援能力。

1.2 智能交通在智能交通领域,无线传感器网络可以用于实时监测交通流量、车辆速度等信息,提供实时的路况信息。

基于这些信息,可以优化交通信号配时,减少交通拥堵,并提供个性化的导航服务。

此外,无线传感器网络还可以实现车辆自动驾驶技术,提高交通的安全性和效率。

1.3 农业在农业领域,无线传感器网络可以监测土壤水分、温度、光照等参数,提供农作物生长环境的实时信息。

基于这些信息,农民可以精确控制灌溉量和施肥量,提高农业生产效益。

同时,无线传感器网络还可以应用于畜牧业的动物监测,实现实时监测牲畜的健康状况和行为信息。

1.4 医疗在医疗领域,无线传感器网络可以用于监测病人的生命体征,如心率、血氧含量等,提供实时的健康状态监测。

通过传感器节点的布设,医务人员可以有效监测患者的病情变化,并及时采取相应的治疗措施。

此外,无线传感器网络还可以用于健康管理领域,定制个性化的健康监测方案,实现预防和康复的目的。

二、无线传感器网络的未来发展方向2.1 能源管理无线传感器网络通常由电池供电,能源管理一直是制约其发展的重要问题。

未来,可以通过能量收集技术,如光能、热能、振动能等,实现对传感器节点的自动供能,减少更换电池的次数,提高网络的可用性和可持续性。

无线传感器网络的现状及发展趋势

无线传感器网络的现状及发展趋势

无线传感器网络的现状及发展趋势1 WSN技术现状无线传感器网络(WSN)是信息科学领域中一个全新的发展方向,同时也是新兴学科与传统学科进行领域间交叉的结果。

无线传感器网络经历了智能传感器、无线智能传感器、无线传感器网络3个阶段。

智能传感器将计算能力嵌入到传感器中,使得传感器节点不仅具有数据采集能力,而且具有滤波和信息处理能力;无线智能传感器在智能传感器的基础上增加了无线通信能力,大大延长了传感器的感知触角,降低了传感器的工程实施成本;无线传感器网络则将网络技术引入到无线智能传感器中,使得传感器不再是单个的感知单元,而是能够交换信息、协调控制的有机结合体,实现物与物的互联,把感知触角深入世界各个角落,必将成为下一代互联网的重要组成部分。

WSN技术是多学科交叉的研究领域,因而包含众多研究方向,WSN 技术具有天生的应用相关性,利用通用平台构建的系统都无法达到最优效果。

WSN技术的应用定义要求网络中节点设备能够在有限能量(功率)供给下实现对目标的长时间监控,因此网络运行的能量效率是一切技术元素的优化目标。

其核心关键技术包括:组网模式、拓扑控制、媒体访问控制和链路控制、路由、数据转发及跨层设计、 QoS保障和可靠性设计、移动控制模型等等。

而关键支撑技术包括:WSN网络的时间同步技术、基于WSN的自定位和目标定位技术、分布式数据管理和信息融合、WSN的安全技术、精细控制、深度嵌入的操作系统技术、能量工程等等。

2 WSN网络的发展趋势WSN网络是面向应用的,贴近客观物理世界的网络系统,其产生和发展一直都与应用相联系。

多年来经过不同领域研究人员的演绎,WSN技术在军事领域、精细农业、安全监控、环保监测、建筑领域、医疗监护、工业监控、智能交通、物流管理、自由空间探索、智能家居等领域的应用得到了充分的肯定和展示。

2005年,美国军方成功测试了由美国Crossbow产品组建的枪声定位系统,为救护、反恐提供有力手段。

无线传感器网络的发展现状及未来趋势分析

无线传感器网络的发展现状及未来趋势分析

无线传感器网络的发展现状及未来趋势分析引言随着信息技术与通信技术的不断发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)获得了广泛的应用和迅猛的发展。

本文将深入探讨无线传感器网络的发展现状,并对其未来的趋势进行分析。

第一部分:无线传感器网络的发展现状1.1 简述无线传感器网络的定义无线传感器网络是由大量具有处理、通信和感知能力的分布式传感器节点组成的网络,能够实时地感知环境信息、协调任务并进行信息传输。

1.2 无线传感器网络的应用领域目前,无线传感器网络已广泛应用于环境监测、农业、物流跟踪、智能交通、健康医疗等各个领域。

其应用为人们提供了大量准确的数据,并且能够支持自动化决策,改善人类生活质量。

1.3 无线传感器网络存在的挑战尽管无线传感器网络取得了巨大的发展,但仍面临一些挑战。

包括能源限制、通信带宽以及网络安全等问题。

这些问题制约了无线传感器网络的进一步发展,并且需要在未来的研究中得到解决。

第二部分:无线传感器网络的未来趋势分析2.1 能源管理与绿色技术为了解决能源限制的问题,无线传感器网络需要采用更加节能的技术和能源管理策略。

例如,研究人员致力于开发能够利用环境能量(如太阳能、振动能等)的传感器节点,以延长其使用寿命。

2.2 多模式传感器节点的发展未来的无线传感器网络将具备多模式传感器节点,可以实现多种功能的感知和通信。

例如,传感器节点不仅可以感知温度、湿度等环境信息,还可以具备语音识别、图像识别等功能,从而能够更全面地感知环境和执行任务。

2.3 自组织和自适应技术的应用为了提高网络的自组织和自适应性,无线传感器网络将采用更先进的自组织和自适应技术。

例如,利用机器学习和人工智能等技术,传感器节点能够根据环境变化和任务需求自动调整自身的功能和行为。

2.4 数据处理与隐私保护未来无线传感器网络将面临海量数据处理和隐私保护的挑战。

为此,研究人员将致力于开发更高效的数据处理算法和隐私保护机制,以提高数据处理速度和保护用户隐私。

无线传感器网络应用及研究现状

无线传感器网络应用及研究现状

在健康监测领域,无线传感器网络被广泛应用于医疗护理、康复治疗和老年照 护等领域。例如,通过佩戴在身上的无线传感器节点,可以实时监测患者的生 理参数,如心率、血压、体温等,并将数据传输到医生或护理人员手中,以便 及时采取相应的医疗措施。
在环境监测领域,无线传感器网络可用于监测空气质量、水体污染、土壤成分 等环境参数。通过部署在城市、工厂、农田等不同区域的传感器节点,可以实 时感知环境状况,为环境保护和治理提供科学依据。
(2)环保领域:无线传感器网络可用于环境监测,如大气污染、水体污染监 测等。通过部署相关传感器,实时监测环境参数,为环保部门提供数据支持。 此外,无线传感器网络还可用于生态保护,如野生动物监测、生态补水监测等。
(3)医疗领域:无线传感器网络在医疗领域的应用前景广阔。例如,通过在 病人体内植入微型传感器节点,实时监测病人的生理参数,如血压、心率等, 为医生提供准确的诊断依据。此外,无线传感器网络还可用于智能医疗看护, 对老年人的生活状态进行实时监控,及时发现异常情况。
应用场景
无线传感器网络的应用场景非常广泛,下面我们就工业应用、农业生产、医疗 领域和其他领域分别进行介绍。
在工业应用中,无线传感器网络可以用于实现设备监测和生产过程控制。例如, 在石油化工、电力等领域,无线传感器网络可以对设备的运行状态进行实时监 测,预防设备故障,从而保证生产过程的安全和稳定。
在工业监测领域,无线传感器网络被广泛应用于设备监测、生产过程控制等领 域。例如,在石油化工、电力生产等高风险行业中,通过部署无线传感器网络 对重要设备进行实时监测,可以及时发现潜在的故障和安全隐患,提高生产过 程的安全性和稳定性。
无线传感器网络的应用技术主要包括ZigBee、WiFi、传感器管理等。ZigBee 是一种低功耗、低速率的无线通信技术,适用于传输短距离、低数据速率的传 感器数据。WiFi是一种高速率、远距离的无线通信技术,适用于传输大量数据 和视频等多媒体信息。传感器管理则是指对传感器节点的生命周期进行管理, 包括节点的配置、维护和升级等方面。

无线传感器网络技术的发展与趋势

无线传感器网络技术的发展与趋势

无线传感器网络技术的发展与趋势随着物联网时代的到来,无线传感器网络技术(Wireless Sensor Network,WSN)已经发展成为一种极具潜力的数码化技术。

人们在生活中充分利用这种无线传感器网络技术,实现物体之间的智能互联。

本文将探讨无线传感器网络技术的发展状况,分析无线传感器网络技术的趋势,探讨该技术在未来的应用发展方向。

一、无线传感器网络的发展概况无线传感器网络技术起源于20世纪90年代,随着移动通信技术的发展,逐渐实现了无线数据传输的稳定性与安全性。

近年来,随着Internet of Things的兴起,人们开始逐渐意识到无线传感器网络在物联网领域中的价值,研究对象与方法也越来越多。

随着无线传感器网络这种技术的不断成熟,其除了协议、网络的性能等方面的优化外,现在更多的侧重于具体应用场景的开发和应用。

二、无线传感器网络技术的趋势(一)多层次核心结构当今无线传感器网络的设计越来越趋向于多层次核心结构。

这种技术可以分为4层:感知层、传输层、网络处理层和应用层。

每一层都有不同的功能和任务。

感知层负责采集目标物体的信息,而传输层将数据传输到网络处理层,网络处理层分析处理数据并传输到应用层,应用层对数据进行应用,实现物体间互联。

(二)智慧化智慧化也是现在无线传感器网络技术的发展趋势。

智慧化带来的最大优势的是:在数据处理过程中,可以运用机器学习等算法进行识别和判断。

因此,可以将人工智能和无线传感器网络结合起来,实现更加智慧化的数据处理。

(三)更安全安全性是无线传感器网络技术发展的重要方向之一。

随着数据的增加,数据传输的安全性变得至关重要。

为了解决这些问题,必须采取更好的措施来保护数据的安全,例如加密、独立认证、多因素安全等。

三、无线传感器网络技术的应用发展方向(一)智慧城市智慧城市是无线传感器网络技术大力巴推行的领域。

通过采集城市的各项数据,无线传感器网络技术可以更好的合理化城市规划和生态环境清空。

传感器发展的背景与意义

传感器发展的背景与意义

传感器发展的背景与意义摘要:一、传感器发展的背景1.科技进步的推动2.市场需求的增长3.互联网和物联网的普及二、传感器发展的意义1.提高生活质量2.促进产业升级3.创新科技应用4.保障国家安全正文:随着科技的飞速发展,传感器技术逐渐成为各行各业的关键技术之一。

在市场需求的增长和国家政策的推动下,我国传感器产业迎来了黄金发展期。

同时,互联网和物联网的普及,为传感器技术的应用提供了更广阔的空间。

一、传感器发展的背景1.科技进步的推动传感器是现代科技的重要组成部分,其发展离不开科技进步的推动。

从模拟传感器到数字传感器,再到智能传感器,技术的不断创新使得传感器在精度、可靠性、抗干扰能力等方面得到了大幅提升。

科技进步还推动了传感器材料、制造工艺等方面的革新,为传感器的发展提供了技术保障。

2.市场需求的增长随着工业化、城市化的加速,市场对传感器的需求不断增长。

在智能制造、智能家居、无人驾驶等领域,传感器发挥着至关重要的作用。

此外,新能源汽车、医疗健康、环境监测等方面也对传感器技术提出了更高的要求。

市场需求的增长刺激了传感器产业的快速发展。

3.互联网和物联网的普及互联网和物联网的普及为传感器技术的应用提供了广阔的空间。

传感器成为连接物理世界和数字世界的桥梁,通过收集和分析大量实时数据,为智能决策提供支持。

在物联网应用中,传感器发挥着数据采集和传输的重要作用,为各类智能设备提供了信息交互的基础。

二、传感器发展的意义1.提高生活质量传感器的广泛应用极大地提高了人们的生活质量。

例如,在家居领域,智能传感器使得家电设备实现了远程控制和智能化管理,为人们提供了便捷的生活环境。

在医疗领域,生物传感器为疾病诊断和患者康复提供了精确的数据支持。

传感器的应用让我们的生活变得更加便捷、舒适。

2.促进产业升级传感器技术在工业生产、交通运输、农业等领域发挥着重要作用。

通过对生产过程的实时监控和分析,传感器技术提高了生产效率,降低了能耗。

无线传感器网络的发展现状与未来趋势展望

无线传感器网络的发展现状与未来趋势展望

无线传感器网络的发展现状与未来趋势展望随着物联网技术的快速发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)作为物联网的基础组成部分,已经在各个领域得到了广泛的应用。

WSN由大量分布在感兴趣区域内的自组织传感器节点组成,能够实时感知、采集环境数据,并通过无线通信将数据传输到数据中心进行分析和处理。

本文将探讨WSN的发展现状以及未来的趋势展望。

一、发展现状WSN的发展已经取得了显著的进展。

目前,WSN已经应用于农业、环境监测、智能交通、医疗健康等领域。

在农业领域,WSN可以实时监测土壤湿度、温度等参数,提供农作物生长环境的数据支持,帮助农民进行精准农业管理。

在环境监测方面,WSN可以监测大气污染、水质污染等情况,为环境保护和治理提供数据依据。

在智能交通领域,WSN可以实时监测交通流量、道路状况等信息,提供交通管理和道路规划的参考。

在医疗健康领域,WSN可以监测患者的生命体征,实现远程监护,提高医疗服务的质量和效率。

然而,WSN仍然面临一些挑战和问题。

首先是能源问题。

由于节点需要长时间工作,并且通信消耗很大,能源消耗成为制约WSN发展的瓶颈。

其次是网络安全问题。

由于传感器节点的分布广泛和通信方式的特殊性,WSN容易受到攻击和破坏。

此外,数据处理和存储也面临一定的挑战,传感器节点采集的数据量庞大,如何高效地存储和处理成为了一项重要的研究内容。

二、未来趋势展望在未来,WSN有望得到进一步发展和应用。

首先,WSN的能源问题将得到有效解决。

目前,研究者们致力于开发新的能量收集技术和低功耗设计方案,以延长传感器节点的使用寿命。

例如,太阳能和无线能量收集技术可以为传感器节点提供可持续的能源供应。

此外,新一代的省电芯片和通信协议也将有效降低能耗,提高传感器节点的性能。

其次,WSN的网络安全将得到进一步保障。

由于WSN的特殊性,传统的网络安全技术并不适用于WSN。

因此,研究者们正在开发新的安全机制和协议,用于确保传感器节点和通信数据的安全。

无线传感器研究背景目的意义及现状与发展趋势教程文件

无线传感器研究背景目的意义及现状与发展趋势教程文件

无线传感器研究背景目的意义及现状与发展趋势1 研究背景随着无线技术的快速发展和日趋成熟,无线通信也发展到一定的阶段,其发展的技术越来越成熟,方向也越来越多,越来越重要,大量的应用方案开始采用无线技术进行数据采集和通信。

微机电系统和低功耗高集成数字设备的发展,使得低成本、低功耗、小体积的传感器节点得以实现。

这样的节点配合各类型的传感器,可组成无线传感器网络(WSN)。

无线传感网络是一种开创了新的应用领域的新兴概念和技术。

广泛应用于战场监视、大规模环境监测和大区域内的目标追踪等领域。

传感技术、传感网络已经被认定为最重要的研究之一。

因为无线传感器网络节点一般采用电池供电,工作环境通常比较恶劣,而且数量大、更换非常困难,所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一,因此,它迫切需要对传统的嵌入式应用开发进行更新和改进,需要精心设计的软硬件系统,以使其可靠而耐用。

2003年,美国《技术评论》杂志论述未来新兴十大技术时,WSN被列为第一; 美国《今日防务》杂志更认为WSN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。

可以预测,WSN是信息感知和采集的一场革命,是21世纪最重要的技术之一[2]。

低功耗无线传感模块,便是组成无线传感网络的节点。

此方面的研究由来已久,是计算机应用的扩展,采用了大规模集成电路和嵌入式技术,使用智能微处理器对采集到的信息进行处理和加工。

现已广泛应用于社会建设的各个层面和人们的日常生活当中。

但过去的研究有的只考虑低功耗而性能不高,有的性能高但是功耗太大。

因此,在无线传感技术应用如此广泛的今天,在保证无线传感模块性能的同时又能实现其低功耗具有一定的理论和现实意义。

2 研究目的及意义2.1 研究目的当前对于无线传感技术的研究仍然处在一个高速发展的阶段,低功耗就是其发展方向之一,而低功耗与高性能的结合实现还不完全。

因此,为了更好的实现无线传感模块的功能,增加模块的可靠性和使用寿命,通过对无线传感节点的硬件功耗的分析,确定无线传感模块各单元的基本功率消耗,并进行相应比较,确定需重点降耗的单元,在此基础上结合当前对低功耗无线传感模块的研究,通过对比分析选择合适的芯片完成对低功耗无线传输模块的自主设计和制作。

无线传感器网络的发展现状与未来趋势分析

无线传感器网络的发展现状与未来趋势分析

无线传感器网络的发展现状与未来趋势分析引言:无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是一种由多个分散式的传感器节点组成的网络,这些节点相互协作,通过自主的方式感知、处理和传输环境中的信息。

随着技术的不断创新和实用化,WSN在各个领域的应用越来越广泛。

本文将从发展现状和未来趋势两个方面进行分析。

一、发展现状:1.1 技术成熟度的提升随着无线通信技术的飞速发展,WSN的成熟度逐渐提升。

各种传感器节点的设计和技术参数不断完善,无线通信协议不断更新,网络的可靠性和稳定性得到大幅提升。

同时,各种专用传感器的研发也进一步推动了WSN的发展。

1.2 应用领域的扩展WSN的应用领域越来越广泛,包括环境监测、农业、智能交通、医疗保健等等。

例如,WSN可以在环境监测中用于监测大气污染、水质污染等问题;在农业中,WSN可以实现精确的农作物灌溉、温湿度监测等;在智能交通中,WSN可以实现车辆之间的信息交互,提高道路行驶的安全性。

这些应用的实现推动了WSN 的发展和研究。

1.3 研究成果的突破在WSN的研究领域,学术界和产业界都取得了一系列重大的突破。

例如,基于WSN的室内定位技术在商场导航、物品追踪等方面取得了显著的进展;WSN 在灾害监测和预警方面的应用也在一些地区得到了有效的验证。

这些研究成果的突破进一步推动了WSN的发展。

二、未来趋势:2.1 能源管理和节能技术的突破WSN中每个传感器节点都需要供电,能源管理是一个重要的问题。

未来,将会有更多的研究致力于提高传感器节点的能源效率和延长其使用寿命。

同时,随着科技的进步,新型的能源供应技术和高效的能量收集、转化技术将会为WSN的应用带来新的突破。

2.2 无线通信技术的进一步发展未来,无线通信技术将会得到更多的突破和改进,例如更高速度、更低功耗的通信技术将会为WSN的发展提供更好的支持。

此外,与此同时,网络安全性和隐私保护也是未来WSN研究的重点之一。

无线传感器网络的发展现状与未来趋势

无线传感器网络的发展现状与未来趋势

无线传感器网络的发展现状与未来趋势随着科技的不断进步,无线传感器网络已成为一种广泛应用于各个领域的技术,如环境监测、农业、医疗等。

它将传感器节点和无线通信相结合,实现了对环境的实时感知和数据传输。

在过去的几年中,无线传感器网络技术得到了快速发展,取得了一系列显著成果。

首先,无线传感器网络在环境监测方面发挥了重要作用。

传感器节点能够实时监测土壤湿度、温度、空气质量等环境参数,并将数据传输到数据中心进行分析。

这些数据的获取和分析有助于环境保护和资源管理。

例如,在农业领域,无线传感器网络可以监测土壤湿度和作物生长状态,帮助农民合理施肥和浇水,提高农作物的产量。

其次,无线传感器网络在安全监控方面也有广泛应用。

通过安装在建筑物或公共场所的传感器节点,可以实时监测各种安全参数,如火灾、烟雾、气体泄漏等。

当监测到异常情况时,系统可以及时发出警报,提醒人们采取相应的措施。

这种无线传感器网络的应用在公共安全领域具有重要意义,可以有效预防事故的发生。

另外,无线传感器网络还在医疗领域展现出巨大的潜力。

利用传感器节点监测患者的生命体征或行为变化,可以实现远程健康监护。

医生可以通过收集和分析患者的数据,进行疾病的早期诊断和预防。

此外,无线传感器网络还可以用于老年人照护,监测他们的日常活动和身体状况,提供及时的帮助和照料。

然而,目前无线传感器网络还存在一些挑战和问题。

首先是能源问题。

由于传感器节点通常是由电池供电,能源消耗是其运行的一个关键问题。

为了延长节点的寿命,需要设计节能的算法和协议,同时优化能量利用效率。

其次是网络通信和数据处理的效率。

无线传感器网络中的大量节点共享同一个无线信道,如果数据传输和处理能力不足,会导致网络拥塞和数据丢失。

此外,数据的安全性和隐私保护也是一个重要问题,需要提出有效的加密和认证机制。

为了解决这些问题,无线传感器网络的未来发展趋势也呼之欲出。

首先,人工智能技术将更多地应用于无线传感器网络中,以提高节点的智能化水平。

RFID无线传感器网络研究背景意义与现状

RFID无线传感器网络研究背景意义与现状

RFID无线传感器网络研究背景意义与现状无线传感器网络1.1研究背景1.2研究意义2国内外发展现状1研究背景和意义1.1研究背景伴随着时代的进步,人们认识到了科技的力量。

对科学的探索永无止境,在21世纪的今天,人们在科学方面的探索达到的一个前所未有的水平。

而无线传感器网络被认为21世纪,最具有影响力的改变世界的10大技术之一。

它是由大量节点组成的面向任务的分布式网络,综合了传感器、嵌入式计算、现代网络及无线通信、分布式信息处理等多领域技术,通过各类微型传感器对信息目标进行实时监测,由嵌入式微处理器对信息进行加工处理,并通过无线通信网络将信息传送至远程用户,然后通过相应的规则进行。

通过无规则的大规模的部署传感器节点至目标区域,对目标区域进行监测,无线传感器网络将会改变我们与客观世界的交互方式。

其在定位、医疗、环境监测等许多方面都将给我带了巨大的方便,其研究充满的巨大的潜力。

但是在无线传感器网络的具体应用中,不知道传感器位置而感知的数据是没有实际意义的。

传感器节点必须明确自身位置才能详细说明“在什么位置或区域发生了特定事件”,才能实现对外部目标的定位和追踪。

而节点位置信息的获得又可以使网络设计者优化无线传感器网络在其它方面的应用,比如对路由算法的优化、联合信号处理、通信开销的优化、基于位置的信息查询等。

而人工部署和为所有网络节点安装GPS接收器都会受到成本、功耗、扩展性等问题的限制,因此必须采用一定的机制与算法实现。

无线传感器网络但是RFID抗干扰性较差,而且有效距离一般小于10m,这对它的应用是个限制。

而无线传感器网络的定位精确度不是太高,这对无线传感器网络的应用也产生了一些影响。

如果将无线传感器网络同RFID结合起来,利用RFID精确的定位性能,并且利用无线传感器网络高达100m的有效半径,形成RFID传感器网络。

在国防安全、工农业领域各种控制、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都会有重要的科研价值和实用价值,因此具有十分广阔的应用前景。

无线传感网技术的发展与应用前景

无线传感网技术的发展与应用前景
检测机制。
能耗问题
传感器节点通常采用电池供电,因 此需要研究低功耗设计技术和能量 收集技术,以延长网络生命周期。
标准化问题
目前无线传感网领域缺乏统一的标 准和规范,不同厂商和平台之间的 互操作性有待提高。
02
无线传感网技术体系结构
传感器节点设计
传感器类型选择
01
根据应用场景需求,选择适合的传感器类型,如温度、湿度、
对未来发展趋势进行预测和展望
随着5G、6G等通信技术的不断发展,无线传感网 将实现更高速度、更低时延的数据传输,推动物 联网应用的进一步普及和深化。
无线传感网将与人工智能、大数据等技术进行深 度融合,实现更加智能化的数据处理和分析,为 各行业的数字化转型提供有力支持。
未来无线传感网将更加注重节能、环保等方面的 研究,提高网络的生命周期和可持续性。
基本原理
无线传感网利用传感器节点对环境参数进行感知和测量,将采集到的数据通过 无线通信方式发送给汇聚节点或数据中心,进而实现对环境信息的监测、分析 和控制。
发展历程及现状
发展历程
无线传感网技术经历了从军事应用到民用领域的拓展过程, 随着物联网、云计算等技术的快速发展,无线传感网在智能 家居、智慧城市、智能交通等领域得到了广泛应用。来自3无线传感网技术应用领域
军事国防领域
01 02
战场环境感知
通过部署无线传感器网络,实现对战场环境的实时监测和感知,包括温 度、湿度、气压、风速等环境参数,以及声音、振动、磁场等信号,为 指挥决策提供准确依据。
目标跟踪与定位
利用无线传感器网络对目标进行实时跟踪和定位,可广泛应用于单兵作 战、分队行动和装备运输等场景,提高作战效能和安全性。
无线传感网技术的理论体系日趋完善 ,包括网络协议、数据传输、节点定 位等方面都有了较为成熟的理论支撑 。
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无线传感器研究背景目的意义及现状与发展趋势
1 研究背景
随着无线技术的快速发展和日趋成熟,无线通信也发展到一定的阶段,其发展的技术越来越成熟,方向也越来越多,越来越重要,大量的应用方案开始采用无线技术进行数据采集和通信。

微机电系统和低功耗高集成数字设备的发展,使得低成本、低功耗、小体积的传感器节点得以实现。

这样的节点配合各类型的传感器,可组成无线传感器网络(WSN)。

无线传感网络是一种开创了新的应用领域的新兴概念和技术。

广泛应用于战场监视、大规模环境监测和大区域内的目标追踪等领域。

传感技术、传感网络已经被认定为最重要的研究之一。

因为无线传感器网络节点一般采用电池供电,工作环境通常比较恶劣,而且数量大、更换非常困难,所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一,因此,它迫切需要对传统的嵌入式应用开发进行更新和改进,需要精心设计的软硬件系统,以使其可靠而耐用。

2003年,美国《技术评论》杂志论述未来新兴十大技术时,WSN被列为第一;美国《今日防务》杂志更认为WSN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。

可以预测,WSN是信息感知和采集的一场革命,是21世纪最重要的技术之一[2]。

低功耗无线传感模块,便是组成无线传感网络的节点。

此方面的研究由来已久,是计算机应用的扩展,采用了大规模集成电路和嵌入式技术,使用智能微处理器对采集到的信息进行处理和加工。

现已广泛应用于社会建设的各个层面和人们的日常生活当中。

但过去的研究有的只考虑低功耗而性能不高,有的性能高但是功耗太大。

因此,在无线传感技术应用如此广泛的今天,在保证无线传感模块性能的同时又能实现其低功耗具有一定的理论和现实意义。

2 研究目的及意义
2.1 研究目的
当前对于无线传感技术的研究仍然处在一个高速发展的阶段,低功耗就是其发展方向之一,而低功耗与高性能的结合实现还不完全。

因此,为了更好的实现无线传感模块的功能,增加模块的可靠性和使用寿命,通过对无线传感节点的硬件功耗的分析,确定无线传感模块各单元的基本功率消耗,并进行相应比较,确定需重点降耗的单元,在此基础上结合当前对低功耗无线传感模块的研究,通过对比分析选择合适的芯片完成对低功耗无线传输模块的自主设计和制作。

并辅助软件开发人员完成各子模块的驱动编写,实现低功耗无线传感模块的整体通信功能。

2.2研究意义
无线传感网络是一种开创了新应用领域的新兴概念和技术。

当前,传感技术、传感网络已经被认定为最重要的研究之一。

无线传感器网络节点的稳定运行是整个网络可靠性的重要保障。

低功耗无线传感模块研究具有极其重要的学习和研究价值,其功能的实现具有极其重要的理论和现实意义。

首先,现有的众多研究中,将性能和低功耗相结合的较少,有的只考虑低功耗而性能不高,有的性能高但是功耗太大。

本文综合了性能和低功耗的共同需求,经过深入的分析和对芯片的数据比较,提出了低功耗无线传感模块的硬件设计思路。

其次,增加无线传感模块的应用。

无线传感模块应用已非常广泛,除去组成无线传感网络的应用外,无线传感技术还广泛的应用于环境监测,如车间温湿度、压力等;短距无线通信等。

实现了无线传感模块的低功耗,其对电能的需求就会更小,应用的范围将会进一步的扩大。

3 相关概念界定
①无线传感模块:是指由处理器模块、无线模块、电源模块和传感模块组成的无线通信自治系统,它采用一定的频率和编码方法实现与其它模块的通信,属于无线技术的一种。

②无线传感网络WSN(Wireless Sensor Network): 是由部署在监测区域内大量的具有信息采集、数据处理和无线通信能力的微小传感器节点通过无线电通信形成的一个多跳的自组织网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域里被监测对象的信息,并发送给观测者[3]。

③PCB:是Printed Circuit Board的缩写,中文意为印刷电路板,是搭配电子零件之前的基板,被誉为“电子系统产品之母”或“3C产业之基石”。

4国内外研究现状和发展趋势
4.1 国内外研究现状
无线传感模块是新兴的下一代无线传感网络节点,它是组成无线传感网络的基本部分。

最早的代表性论述出现在二十世纪九十年代末,题为“传感器走向无线时代”。

传感技术的发展经历了一般传感器、智能传感器、无线传感器等几个阶段。

一般传感器,是最早产生的传感器,只能实现数据采集;智能传感器则是
在一般传感器的基础上将处理计算能力与传感器相结合,使得传感模块不但能够实现数据等信息采集,还能对所采集到的信息进行一定程度的计算和处理;无线传感器则是在智能传感器的基础上再集成无线功能模块,使得传感器不再是单独的感知模块,而是一个能够实现数据采集、处理,信息交换和控制的有机整体。

为了实现随时随地与任何人或任何设备的互联互通,无线通信技术获得了蓬勃发展。

在正交频分复用(OFDM)和多入多出(MIMO)等基础技术支持下,多种无线技术如蓝牙、Wi-Fi、WIMAX、超宽带和无线局域网获得了长足发展。

作为蓬勃发展的无线技术,近几年正是其大变革时期。

随着几种重要基础技术的推广和实际应用,无线通信的速度也将得到大大提高。

无线传感模块属于无线技术中较为底层的一个分支,由于越来越多的应用方案开始采用无线节点进行数据采集和通信。

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的无线传感网络,是当前的热点研究领域。

而无线传感网络节点的稳定运行是整个网络可靠性的重要保障,因此无线传感模块的设计,传感技术、传感网络已经被认定为最重要的研究之一。

当前国内外出现了多种无线传感器网络节点的硬件平台。

典型的节点包括Mica系列、Telos、IRIS和Imote2 等。

各平台的主要区别是采用了不同的处理器和无线通信模块。

有些节点具有高性能但功耗较大,如Imote2节点,不适用于能量受限的应用环境。

其他一些节点,如Telos、Mica等,由于设计时间较早,其性能已经落后于当今的集成电路工业设计水平[4]。

因为无线传感器网络节点一般采用电池供电,工作环境通常比较恶劣,而且数量大,更换非常困难,所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一。

IT P(美国再生能源办公室工业技术计划)在2002年发布的报告“21世纪工业无线技术”第一页中引用了总统科技顾问的断言:无线传感器可将能源利用率提高10%,将能源损耗减少25%[5]。

后来的研究,如Intel ( r) Mote的研究项目则注重了三个方面的要求,包括低功耗操作、系统级集成和硬件的重新配置,希望做到平衡功耗与性能的矛盾,但目标的实现还需要一定的努力。

M IT 发展的模块化平台对于具体的传感器有不同的硬件设计,他们的传感器的主要功能是数据收集,采用垂直连接器来使不同的处理层整合到一起,其目的是为了设计一个通用的系统来取代单一的硬件系统[7]。

随着电子技术、计算机技术以及集成技术的不断发展,传感技术也会得到不断的发展和完善。

并且会有更多的结构新、功能强、耗能低的传感器用运于各种实际的无线网络当中,以高的精确度和良好的稳定性服务于更加广泛的领域。

4.2 发展趋势
正是由于低功耗无线传感节点在如此广范围内的应用,使得它受到了来自军事、工业和商业以及学术专家的极大关注。

其发展方向必然是无线通信的网络化,即通过自组网的方式形成动态、自适应的无线传感网络。

而无线传感网络( WSN) 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。

我国迫切需要提升对此的认识程度,并尽快推动其发展。

因此,以无线传感模块为基础,实现传感网络的无线互联将是一个必然的趋势。

另外由于无线传感器网络节点的稳定运行是整个网络可靠性的重要保障。

在不同的应用中,传感器网络节点的组成不尽相同。

已有的节点,有的只考虑低功耗而性能不高,有的性能高但是功耗太大。

因此,无线传感模块的发展必然是趋向与低功耗的。

即在保证所需要实现功能的基础上,尽量的实现整个模块的低功耗,甚至在不影响整体性能的情况下适当减少部分功能来实现降低功耗的目的。

除开以上所讲两种发展趋势之外,无线传感模块的应用和发展还具有极大的发展空间和良好的发展方向。

当前对无线传感模块的应用都是静止性的,就目前存在的无线传感网络(WSN),构成网络的各个节点都是被固定的安放在一个地方,要实现对整个环境的检测,就需要向环境中投放大量的无线传感节点。

这样一来成本就会非常的高。

若实现无线传感模块对信息的移动式采集,则在同一个环境内投放更少的节点,就能实现对环境的全面检测。

正是由于当前能耗对无线传感模块的影响,低功耗研究才上升为一个热点领域,不论是使用电源或者电池供电,在实现低功耗后,无线传感模块的发展趋势必然是自生能源式的。

利用太阳能、振动能量、地热、风能等实现无线传感模块的电能供应对于全面提高无线传感模块的能力将会起到巨大的作用。

最后,基于能力存储技术的发展,电池的容量越来越大,再加上低功耗的实现,无线传感模块的适用寿命不断增加将会成为一个绝对趋势。

未来的无线传感模块必将是集稳定性与安全性、扩展性与灵活性、微型化与低成本等特点为一体的[8]。

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