第16章无线讲义传感器网络应用
无线传感器网络PPT课件
信号的传输要靠信道，因此信道也就成为了一种宝贵的资源。 怎样合理有效的分配信道，就是数据链路层中的MAC子层要解 决的问题了
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网络层（路由）
• 网络层（路由）
两个基本功能：确定最佳路径和通过网络传输信息 1 泛洪式路由 2 SPIN（SPIN是一组基于协商并且具有能量自适应功能的协 议） 3 LEACH（LEACH是一种分层网络协议，它以循环的方式随机选择簇首节
三、无线传感器网络关键技 术
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3.1 无线传感器网络MAC协议
• 所谓的MAC协议，就是通过一组规则和过程来更有效、有序和公平地使用共享介质。它实现两大基本功能 目标：在密集散布的传感器现场能够有助于建立起一个基本网络基础设施所需的数据通信链路；协调共享 介质的访问
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管理平台
• 管理平台对整个网络进行检测、管理，它通常为运行有网络管理软件的PC机或者手持终端设备
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4、2无线传感器网络硬件平台
• 目前传感器节点种类繁多，很多科研机构都开放自己的硬件平台，但是这些硬件平台之间主要区别在于所 采用的处理器、无线通信方式、传感器配置不同。下面具体介绍几家公司的硬件平台。
•
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图1 无线传感器网络体系结构图
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无线传感器通信协议系统结构
• 物理层技术 为数据流传输所需的物理连接的建立、维护和释放提供的机械的、电气的、功能和规程性的模块就叫做
物理层 在物理层面上，无线传感器网络遵从的主要是标准（Zigbee）
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数据链路层（MAC层协议）
• Intel 公司的intel mote2 • Chipcon 公司的cc2420ZDK • Ember公司的em250 Development kit • Freescale公司的 mc13191 • 中科院的minigains系列
无线传感器网络概述ppt课件
• 4.最大最小PA节点路由：每条路径上有多个节点，且 节点的可用能量不同，从中选取每条路径中可用能量 最小的节点来表示这条路径的可用能量。再在其中选 最大的。如图中的－D－
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基于查询的路由协议
• 1.定向扩散路由 • 兴趣扩散阶段 汇聚节点采用洪泛的方式传
传统网络： 人
人
无线传感器网络：人
自然界
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与现有网络的区别
无线自组网(mobile ad-hoc network） 1.几十到上百个节点 2.无线通信，各个节点的关系是对等的 3.首要目标是保证高质量的传输服务和高带宽
利用
无线传感器网络(WSN) 1.节点更为庞大，成千上万，节点分布更为密
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分簇路由协议
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路由协议自主切换
• 传感器网络中的路由协议和具体应用紧密相 关，没有一个能适用于所有应用的路由协议。 而传感器网络可能需要在相同监测区域内完 成不同的任务，此时如果为每种任务部署专 门的传感器网络将增加传感器网络的成本。 未来能够适用于多种任务，传感器网络需要 根据应用环境和网络条件自主选择适用的路 由协议，并在各个路由协议之间自主切换。
无线传感器网络概述
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• 无线传感器网络简介 • 无线传感器网络的拓扑控制 • 无线传感器网络的路由算法介绍
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无线传感器网络的概念
无线传感器网络（ wireless sensor network, WSN）：就是由部署在检测区域 内的大量的廉价微型传感器节点组成，通 过无线通信方式形成一个多跳的自组织的 网络系统，其目的是协作的感知，采集和 处理网络覆盖区域中对象的信息，并发送 给观察者。
无线传感器网络的理论及应用PPT教学课件
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多跳路由
由于节点发射功率限制，节点的覆盖范围 有限，通常只能与它的邻居节点通信。
多跳路由是由普通网络节点协作完成，没 有专门的路由设备。每个节点既可以是信 息的发起者，也可以是转发者。
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安全性差
由于采用了无线信道、分布式控制等技术， 网络更容易受到被动窃听、主动入侵等攻 击。
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网络管理平台
拓扑控制：拓扑控制利用链路层、路由层完成拓扑生成，反过来又为 它们提供基础信息支持，优化MAC协议和路由协议，降低能耗。 服务质量管理：服务质量（QoS）管理在各个协议层设计队列管理、 优先级机制或者带宽预留等机制，并对特定应用的数据给予特别处理。 能量管理：每个协议层次中都要增加能量控制代码，并提供给操作系 统进行能量分配决策。 安全管理：传统安全机制无法使用。采用扩频通信、接入认证/鉴权、 数字水印和数据加密等技术。 移动管理：监测和控制节点的移动，维护到汇聚节点的路由，还可以 使传感器节点跟踪它的邻居。 网络管理：对无线传感器网络上的设备及传输系统进行有效监视、控 制、诊断和测试所采用的技术和方法。它要求协议各层嵌入各种信息 接口，并定时收集协议运行状态和流量信息，协调控制网络中各个协 议组件的运行。
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应用支撑平台
包括一系列基于监测任务的应用层软件， 通过应用服务接口和网络管理接口来为终 端用户提供各种具体应用的支持： 时间同步 定位 应用服务接口 网络管理接口
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无线传感器网络的研究进展
无线传感器网络的发展历程 无线传感器网络的关键技术 无线传感器网络所面临的挑战
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物联网中无线传感器网络的应用技术教程
物联网中无线传感器网络的应用技术教程随着物联网技术的不断发展和应用，无线传感器网络（WSN）作为实现物联网的重要组成部分，得到了广泛的应用和关注。
本文将介绍无线传感器网络在物联网中的应用技术，并讨论其在各个领域中的具体应用案例。
1. 无线传感器网络简介无线传感器网络是由许多分布式、自组织的传感器节点组成的网络。
这些节点通常由微处理器、传感器和通信模块组成，能够感知和采集周围环境的信息，并将其传输到中心节点或云端进行处理和分析。
2. 无线传感器网络的组成和特点无线传感器网络通常包括传感器节点、协调器节点和基站节点。
传感器节点是网络的基本组成单元，负责感知环境并将数据传输给基站节点。
协调器节点负责网络中的节点管理和路由控制。
基站节点是整个网络的管理中心，负责接收和处理传感器节点发送的数据。
无线传感器网络的特点包括：1）节能：传感器节点通过自组织和睡眠等技术降低能耗，延长节点寿命；2）小型化：传感器节点通常体积小、功耗低，方便部署和移动；3）自组织和自适应：无线传感器网络具备自组织和自适应的功能，能够自动调整节点之间的通信路径，保证网络的稳定性。
3. 无线传感器网络在环境监测中的应用无线传感器网络在环境监测中的应用广泛存在。
例如，通过部署大量的传感器节点监测土壤湿度、温度和光照等指标，可以实现对农作物的精细化管理，提高农业生产效益。
同时，通过在城市中部署传感器节点，可以实时监测噪声、空气质量和交通流量，提供决策支持和改善城市环境。
4. 无线传感器网络在智能家居中的应用无线传感器网络在智能家居中的应用也非常广泛。
传感器节点可以监测家庭的温度、湿度、照明等信息，并通过与其他智能设备的连接，实现智能化的家居控制。
例如，根据温度传感器的数据，智能家居系统可以自动调节空调的温度，提供舒适的居住环境。
此外，无线传感器网络还可以用于监测家中老人或婴儿的健康状况，保障家庭成员的安全。
5. 无线传感器网络在工业自动化中的应用无线传感器网络在工业自动化中起到了重要的作用。
课件--4.4无线传感网络的应用
环境科学
随着人们对于环境的日益关注，环境科学所涉及的范围越来越广泛。通过传统方式采集 原始数据是一件困难的工作。传感器网络为野外随机性的研究数据获取提供了方便，比如， 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，也可用于对森林火灾的监控。
《物联网技术》
《物联成了难以估量的巨大损失，而目前世界各地的恐怖袭击也大有愈 演愈烈之势。采用具有各种生化检测传感能力的传感器节点，在重要场所进行部署，配备 迅速的应变反应机制，有可能将各种恐怖活动和恐怖袭击扼杀在摇篮之中，防患于未然， 或尽可能将损失降低到最少。
《物联网技术》
无线传感器网络构建
无线传感网络的应用
《物联网技术》
无线传感器网络的应用
《物联网技术》
军事应用
无线传感器网络具有可快速部署、可自组织、隐蔽性强和高容错性的特点，因此它非常 适合在军事领域的应用。无线传感器网络能实现对敌军兵力和装备的监控、战场的实时监视、 目标的定位、战场评估、核攻击和生物化学攻击的监测和搜索等功能。传感器网络已成为军 事系统必不可少的部分，并且受到各国军方的普遍重视。
《物联网技术》
工业自动化
包括机器人控制，设备故障监测故障诊断，工厂自动化生产线，恶劣环境生产过程监 控，仓库管理，如沃尔马公司使用的射频识别条型码芯片（RFID）等。在一些大型设备中， 需要对一些关键部件的技术参数进行监控，以掌握设备的运行情况。在不便于安装有线传 感器的情况下，无线传感器网络就可以作为一个重要的通信手段。
防爆应用
矿产、天然气等开采、加工场所，由于其易爆易燃的特性，加上各种安全设施陈旧、 人为和自然等因素，极易发生爆炸、坍塌等事故，造成生命和财产损失巨大，社会影响恶 劣。在这些易爆场所，部署具有敏感气体浓度传感能力的节点，通过无线通信自组织成网 络，并把检测的数据传送给监控中心，一旦发现情况异常，立即采取有效措施，防止事故 的发生。
无线传感器网络的理论及应用PPT教学课件
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以数据为中心
在无线传感器网络中，人们通常只关心某 个区域内某个观测指标的数值，而不会去 具体关心单个节点的观测数据。 用户使用传感器网络查询事件时，直接将 所关心的事件通告给网络，而不是通告给 某个确定编号的节点。网络在获得指定事 件的信息后汇报给用户。
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网络的通信保密和安全性十分重要，信道 加密、抗干扰、用户认证和其他安全措施 都需要特别考虑。
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无线传感器网络的特征
深入研究表明，无线传感器网络有着与无 线自组网络明显不同的技术要求和应用目 标。无线自组网络以传输数据为目的，致 力于在不依赖于任何基础设施的前提下为 用户提供高质量的数据传输服务；而无线 传感器网络以数据为中心，将能源的高效 使用作为首要设计目标。
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无线传感器网络的体系结构概述
应用服务接口
网络管理接口
安
全
/
拓 扑 控
服 务 质 量
移 动
/ 能
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无线传感器网络的特征
作为Internet在无线和移动范畴的扩展和延伸，无线自组网络 （Ad-hoc Network）由若干采用无线通信的节点动态地形成一个 多跳的移动性对等网络，从而不依赖于任何基础措施。
无线传感器网络与 无线自组网络的共 同特点：
分布式 自组织 拓扑变化 多跳路由 安全性差
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多跳路由
由于节点发射功率限制，节点的覆盖范围 有限，通常只能与它的邻居节点通信。
多跳路由是由普通网络节点协作完成，没 有专门的路由设备。每个节点既可以是信 息的发起者，也可以是转发者。
无线传感器网络通信技术研究与应用
无线传感器网络通信技术研究与应用一、无线传感器网络概述无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是指由大量无线传感器节点组成的网络。
这些节点可以自行感知、处理、存储并传送信息，形成一个分布式网络系统。
无线传感器节点主要由传感器、处理器、通信模块和电源组成，其工作原理是感应周围环境并将数据传送到网络中心节点。
该网络被广泛应用于环境监测、交通管理、智能家居、健康监测、军事侦查等领域。
二、无线传感器网络通信原理1. 通信协议无线传感器网络通信通常采用分层的协议结构，包括物理层、数据链路层、网络层和应用层等。
物理层主要负责信号的传输和接收，数据链路层主要完成数据的分段、帧的校验和差错纠正，网络层主要完成路由选择和数据包转发，应用层主要完成数据处理和分析。
2. 无线传感器网络通信技术（1）无线传感器节点间的通信：通常采用带有路由功能的无线传感器节点建立网络，节点之间通过随机接入协议进行数据传输。
（2）传感器节点与中心节点的通信：传感器节点和中心节点之间通过多跳方式进行通信，传感器节点将采集到的数据通过多个中继节点传输到中心节点。
3. 无线传感器网络通信协议（1）IEEE802.15.4协议IEEE802.15.4协议是无线传感器网络中通信概念最为成熟的协议之一。
它具有低功耗、低数据速率和低成本的特点，适合应用于诸如环境监测、家庭自动化等具有大规模布点要求的应用场景。
（2）ZigBee协议ZigBee协议是在IEEE802.15.4的基础上发展而成的，该协议在低速数据传输方面的效果更好，适用于需要大量设备连接的网络如家庭自动化等应用场景。
（3）Bluetooth协议Bluetooth协议是一种基于无线电波传输的短距离通信协议，具有低功耗、低成本、便携性好的特点。
它主要针对个人设备之间的通信，例如手机和蓝牙耳机之间的通信。
三、无线传感器网络通信技术应用1.环境监测无线传感器网络可以用于监测空气、水质、温度、湿度等环境因素，对环境的变化做出及时反应并采取相应的措施。
《无线传感器网络》PPT课件
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2
• 现代微型传感器
–感知能力＋计算能力＋通信能力 –体积小 –能耗小 –由六部分组成
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3
传感器节点
• 传感器模块：信息采集、数据转换 • 处理器模块：控制、数据处理、网络协议 • 无线通讯模块：无线通信，交换控制信息和收发
采集数据 • 能量供应模块：提供能量
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4
传感器网络的三要素
– 每个传感器仅具有有限的存储器和 计算资源，难以处理巨大的实时数 据流
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17
传感器节点的限制
• 以数据为中心
– 传感器网络不是通常的网络
• 用户感兴趣的是数据而不是网络和传感器硬件
– 用户很少询问“A节点到B节点的连接是如何实现的？” – 用户经常询问“网络覆盖区域中那些地区出现毒气？”
– 传感器网络中传感器节点密集，数量 巨大，可能达到几百、几千万，甚至 更多
– 传感器网络可以分布在很大区域，也 可以分布在险恶环境下
– 传感器数量大、分布广的特点使得网 络的维护十分困难甚至不可维护
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传感器节点的限制
• 感知数据流无限
– 传感器网络每个传感器都产生无限 的流式数据，并具有实时性
• 传感器传输1位信息需要的电能足以执行 3000条计算指令
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传感器节点的限制
• 计算能力有限
– 传感器网络中传感器通常都具有嵌入式处 理器和存储器，具有计算能力
– 但是，处理器性能、存储器容量和能源都 很有限，导致传感器的计算能力十分有限
精传感器数量大、分布范围广
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传感器节点的限制 • 需要多种多样的感知 器
无线传感器网络技术及其应用课件(PPT 110页)
跨层的安全框架
3
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5.1.3
跨层的安全框架
4
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5.1.3
跨层的安全框架
5
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5.1.3
跨层的安全框架
6
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课程目录
5.1 无线传感器网络安全问题概述 5.2 无线传感器网络中的密码学理论 5.3 无线传感器网络安全防护技术
5.4 无线传感器网络的发展与安全趋势
31
5.2 无线传感器网络中的密码学理论
2
5
5.1.1
安全需求
3
6
5.1.1
安全需求
4
7
5.1.1
安全需求
5
8
5.1.1
安全需求
6
9
5.1.1
安全需求
7
10
5.1.1
安全需求
8
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5.1.1
安全需求
12
5.1 无线传感器网络安全问题概述
13
5.1.2
攻击与威胁
1
14
5.1.2
攻击与威胁
2
15
5.1.2
攻击与威胁
16
5.1.2
如果路由被误导，整个网络可 能陷于瘫痪。无线传感器网络 中主要的路由协议容易遭受的 攻击，如表5-3所示。
80
5.3.3 安全通信与路由技术
3
81
5.3.3 安全通信与路由技术
3
82
5.3 无线传感器网络安全防护技术
83
5.3.4 安全定位与时钟同步技术
1
84
5.3.4 安全定位与时钟同步技术
34
5.2.1
密码算法的选择
2
无线传感器网络技术的原理与应用资料
无线传感器网络技术的原理与应用资料无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是一种由大量分散的、具有自主感知、通信和计算能力的传感器节点组成的网络。
这些传感器节点通常通过无线通信方式相互连接，协同工作来获取、处理和传输感知信息。
WSN 自问世以来，得到了广泛的应用和研究。
本文将介绍无线传感器网络技术的原理和应用，并提供相关资料。
一、无线传感器网络技术的原理无线传感器网络技术的原理主要包括传感器节点的工作原理、通信协议和网络拓扑结构。
1. 传感器节点的工作原理传感器节点是无线传感器网络的基本组成单元，它通常由感知模块、处理模块、通信模块和能量模块组成。
感知模块用于感知环境中的物理量或事件，如温度、湿度、光照等；处理模块负责对感知数据进行处理和分析；通信模块用于传输感知数据和接收网络中其他节点的数据；能量模块提供供电功能，常见的供电方式包括电池、太阳能等。
传感器节点通过感知和处理模块的协同工作，将感知数据进行采集和分析，并通过通信模块将数据传输给其他节点或基站。
2. 通信协议无线传感器网络的通信协议是保证节点之间进行有效通信的基础。
常见的通信协议包括路由协议、传输协议和网络协议等。
路由协议用于确定数据在网络中的传输路径，常见的路由协议有LEACH、AODV等；传输协议负责传输数据包，常见的传输协议有TCP、UDP等；网络协议定义了节点之间通信的规则和标准，常见的网络协议有IPv6、6LoWPAN等。
这些协议的设计旨在提高网络的可靠性、稳定性和能耗效率。
3. 网络拓扑结构无线传感器网络的网络拓扑结构决定了节点之间通信的方式和效率。
常见的网络拓扑结构包括星型、树形、网状等。
星型拓扑结构中，所有的传感器节点都直接连接到一个中心节点，中心节点负责接收和处理来自其他节点的数据；树形拓扑结构中，节点之间形成父子关系，数据从根节点通过树状结构向下传输；网状拓扑结构中，节点之间可以直接相互通信，数据传输路径更加灵活。
无线传感器网络及应用
无线传感器网络及应用摘要无线传感器网络是一种研究热点，将传统技术和现代技术融合起来，具有实时性、可重构性、低功耗等优点。
该文将介绍无线传感器网络的概念、组成结构和应用范围，并分析传感器网络中所涉及的节点、通信方式以及能量管理等方面的技术需求。
此外，针对无线传感器网络在农业环境中的应用进行探讨，包括农田大气环境监测、水资源控制、气象预测等。
关键词：无线传感器网络，农田环境监测，低功耗，通信方式，能量管理正文一、简述无线传感器网络为智能传感器、微处理器和无线通信技术等多种技术的结合体，可以将各种类型的传感器组成一个节点，以广泛收集和处理环境数据，并通过网络结构进行数据传输和处理。
该技术由于具有实时性、可重构性和低功耗等特点，在物联网、工业控制、环境科学等领域得到广泛应用。
二、组成结构无线传感器网络一般由有源节点、基站、局部控制器（Sink）和中继节点等模块组成。
其中有源节点包含传感器、处理器、无线收发器和电源管理等模块。
基站通过无线通信与有源节点进行数据交互，而局部控制器则收集并处理来自无线传感器网络中的数据。
三、技术需求在无线传感器网络中，节点通信是关键的技术需求。
无线通信技术的应用将直接影响到无线传感器网络的应用效果和可靠性。
因此，节点通信应具有低功耗、高带宽和可靠性等特点。
此外，由于传感器网络需要对大量数据进行处理，为避免节点能量耗尽，对能源管理的技术需求也较高。
四、应用探讨无线传感器网络在农业环境中的应用潜力较大。
在农田环境监测中，传感器网络可监测大气环境中的温度、湿度、压力等参数，为农业生产提供数据支持。
同时，通过传感器网络监测水资源的使用情况，并实时调整水渠水位，有助于提高农田水资源的合理利用。
最后，通过气象传感器，在象山性的农村环境中预测天气，有助于农民做出更好的种植决策。
五、结论无线传感器网络以其实时性、可重构性和低功耗等特点，成为众多领域和行业中的重要技术。
针对农业环境监测，无线传感器网络还有很多值得深入探讨的应用潜力。
无线传感器网络技术的应用指南
无线传感器网络技术的应用指南无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）作为一种新兴的信息技术，具有广泛的应用前景和发展潜力。
它利用分布在空间中的大量节点感知和收集环境信息，通过无线通信互联，实现对目标区域的监测、控制以及数据处理与传输。
本文将介绍无线传感器网络技术的基本原理及其在不同领域的应用指南。
一、无线传感器网络技术的基本原理无线传感器网络是由大量具有感知、计算和通信能力的节点组成，节点之间通过无线通信网络相互连接。
无线传感器网络技术的基本原理可以概括为以下几点：1. 节点感知和收集数据：每个节点都配备有感知器件，可以感知环境中的温度、湿度、压力等信息，并将数据进行采集和处理。
2. 节点间的数据传输：节点之间通过无线信号进行数据的传输和通信。
节点可以通过多跳方式将数据传递给其他节点，从而实现大范围的数据传输。
3. 数据处理与存储：节点可以通过自身的计算能力对采集的数据进行处理和分析，并将处理后的数据存储在本地或传输给其他节点。
4. 网络组网与管理：无线传感器网络中的节点需要通过网络管理中心进行组网和管理。
网络管理中心可以负责节点的配置、协调和控制等任务。
二、无线传感器网络技术在环境监测中的应用指南无线传感器网络技术在环境监测领域具有广泛的应用，可以实现对大气、水体、土壤等环境参数的实时监测和分析。
1. 大气环境监测：通过部署在气象站、城市建筑物等区域的无线传感器网络，可以实时监测气温、湿度、气压等大气环境参数。
这些数据可以用于天气预报、气候变化分析等方面。
2. 水体环境监测：无线传感器网络可以在湖泊、河流等水体环境中部署节点，实时监测水质、水温、水位等参数。
这些数据对于水资源管理、水质监测具有重要的意义。
3. 土壤环境监测：通过无线传感器网络可以实时监测土壤温度、湿度、盐碱度等参数，帮助农业和园林管理人员进行土壤调控和植物生长环境的优化。
三、无线传感器网络技术在工业自动化中的应用指南无线传感器网络技术在工业自动化领域具有广泛的应用，可以实现对工业过程的监测、控制和优化。
无线传感器网络技术与应用课件
1、基于距离的定位
基于距离的定位机制（range-based）是通过测量相邻节点 间的实际距离或方位进行定位的。分为三个阶段
1）测距阶段。首先未知节点通过测量接收到信标节点发出 信号的某些参数，如强度、到达时间、达到角度等，计算 出未知节点到信标节点之间的距离，这个测量出来的距离 可能是未知节点到信标节点的直线距离，也可能是二者之 间的近似直线距离。
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2、入侵检测技术 入侵检测可以被定义为识别出正在发生的入侵 企图或已经发生的入侵活动过程 分类 基于误用的检测 基于异常的检测 基于规范的检测
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入侵检测框架
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国内和国际有多项标准与无线传感器网络具有关联 性，其中明确提出其研究对象为无线传感器网络标 准的组织包括国内WGSN标准工作组和国际ISO/IEC JTC1 WG7工作组
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3、查询处理技术 动态数据查询：数据仅在一个小的时间窗内有效 历史数据查询：对检测到的历史数据进行检测、 分析走势等，此类查询通常认为每个数据都是同 等重要的，是不可缺少的
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四、目标跟踪技术 目标跟踪是指为了维持对目标当前状态的估计， 同时也是对传感器接收的量测进行处理的过程 基本原理：当有目标进入监测区域时，由于目标 的辐射特性（通常是红外辐射特征）、声传播特 征和目标运动过程中产生的地面震动特征，传感 器会探测到相应的信号
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二、无线传感器网络的应用领域 军事 农业 医疗 建筑工程与建筑物 智能建筑与市政建设管理
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三、无线传感器网络的特点 体积小、电源能力有限 计算和存储能力有限 分布式、多跳自组织 通信半径小、带宽低 动态性强 以数据为中心
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四、无线传感器网络的关键技术 网络拓扑控制 网络协议 时间同步 定位技术 数据管理 网络安全
无线传感器网络的原理与应用示例
无线传感器网络的原理与应用示例无线传感器网络（Wireless Sensor Network）简称WSN。
它是由许多小型的、低功耗的、分布式无线传感器节点组成的自组织网络，用于收集、处理和传输物理世界中感知量信息。
传感器节点通常由微处理器、传感器和无线发送器组成，能够监测环境、物品等信息。
一、网络结构与原理WSN的结构分为三层：感知层、传输层和应用层。
感知层由传感器节点组成，负责采集和处理周围环境信息；传输层将感知层采集的信息迅速传输到服务器端；应用层将处理后的数据提供给用户掌握。
WSN节点的传输距离较短，因此采用低功耗的无线通信技术，如ZigBee、Bluetooth、Wi-Fi等。
为了延长节点的寿命，传感器节点通常使用能量较低的微处理器、存储器和传感器等硬件设备，或者是利用节能技术，如节点睡眠机制、数据的本地处理等。
二、应用示例2.1 环境监测环境监测是目前WSN应用的主要领域之一，它可以用于监测温度、湿度、空气质量等环境参数。
例如，在城市交通路口等需要频繁监测的地方设置WSN节点，可实时监测该地区的环境状况，为城市环境整治提供重要数据。
2.2 无线安防利用WSN可以实现对场所的监控与报警，开展无线安防业务。
在铜锣湾购物中心等大商场，可以通过安装WSN节点，监测门店内人群密集度，进行人流计数、人群聚集等情况的监测，从而便于大型商场管理人员维持秩序和调度。
2.3 农业水利WSN技术也可以应用于农业水利，在农田内安装WSN节点将可以实现对土壤湿度、温度、光照等环境参数的监测，从而实现对植物生长的监督与研究。
再比如，在水库大坝上设置WSN节点，可实时监测水位、水流等数据，以实现对水文情况的动态掌握。
三、未来趋势虽然WSN已经发展了多年，但还远远没有到达应用的极致。
科技的进步为WSN带来更广泛的应用前景。
目前针对WSN的研究主要包括：节点性能优化、无线通信技术创新、多媒体数据处理、WSN数据的安全性和隐私保护等领域。
精选无线传感器网络技术及其应用课件
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5.1.2
攻击与威胁
（4）Wormhole攻击 在Wormhole攻击中，攻击者将在一部分网络上接收的消息通过低时延的信道进行转发，并在网络内的各簇进行重放。Wormhole攻击最为常见的形式是两个相距较远的恶意节点相互串通，合谋进行攻击。一般情况下，一个恶意节点位于基站附近，另一个恶意节点离基站较远，较远的那个节点声称自己和基站附近的节点可以建立低时延、高带宽的链路，从而吸引周围节点将其数据包发到它这里。在这种情况下，远离基站的那个恶意节点其实也是一个Sinkhole。Wormhole攻击可以和其他攻击（如选择转发、Sybil攻击等）结合使用。
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8、鲁棒性 传感器网络一般配置在恶劣环境、无人区域或敌方阵地中，环境条件、现实威胁和当前任务具有很大的不确定性。这要求传感器节点能够灵活地加入或去除、传感器网络之间能够进行合并或拆分，因而安全解决方案应当具有鲁棒性和自适应性，能够随着应用背景的变化而灵活拓展，来为所有可能的应用环境和条件提供安全解决方案。此外，当某个或某些节点被攻击者控制后，安全解决方案应当限制其影响范围，保证整个网络不会因此而瘫痪或失效。
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5.1.2
攻击与威胁
（6）选择转发攻击 多跳传感器网络通常是基于参与节点可靠地转发其收到信息这一假设的。在选择转发攻击中，恶意节点可能拒绝转发特定的消息并将其丢弃，以使得这些数据包不再进行任何传播。然而，这种攻击者冒着邻近节点可能发现这条路由失败并寻找新路由的危险。另一种表现形式是攻击者修改节点传送来的数据包，并将其可靠地转发给其他节点，从而降低被人怀疑的程度；解决方案是由节点进行概率否决投票并由基站或簇头对恶意节点进行撤销。多径路由也是对付选择转发攻击比较有效的方法。
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5.1.1
安全需求
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概述
4．可靠的网络 无线传感器节点资源有限，其计算能力和存储能力不强，生命周期取决于电池， 而且针对不同的应用，传感器节点的硬件平台、软件系统和网络协议也可能不同， 对无线传感器节点进行维护、回收和替换的可能性很小，因此，无线传感器网络 要具有信息传输的高度可靠性和对节点失效的高度容错性。
无线传感器网络的应用场景
1．环境监测和保护 2．军事领域 3．文物保护 4．医疗护理 5．空间探索 6．建筑领域 7．智能交通及其他
静态部署
静态部署
1．部署方法 无线传感器网络的部署方法与应用密切相关，根据应用环境的不同，无 线传感器网络的部署方法可以分为确定性部署和随机部署两类[13]。 确定性部署通常应用于网络的状态相对固定或应用环境、节点位置信息、 节点的密度等已知情况下，确定性部署通过对问题进行数学抽象成为静 态优化问题或线性规划问题，
概述
无线传感器网络由在应用场景内随机分布的嵌入式传感器节点通过自组织方式构 成的无线网络，具有鲜明的特点。
1．大规模网络 无线传感器可以部署到很大的地理区域，节点数目巨大，节点密度高，如水质监 测、森林防火监测等应用。
2．自组织网络 无线传感器网络可以依据组网机制和网络协议自动对网络进行配置和管理，传感 器节点有自组织能力，能够自动形成可以转发数据的多跳无线通信系统。
动态部署
传感器网络中Leabharlann 点的动态部署研究可以分为两类。第一类是通过节点的自主移动到达目标位置实现部署，这种节点包括可移 动传感器和机器人传感器，其中可移动传感器是具有翻动、弹跳等小距离 移动功能的传感器，机器人传感器是机器人与嵌入式无线传感器的结合体， 能在地形复杂或者地理信息未知的情况下参与到网络构建和运作中。
用于矿井环境监测的无线传感器网络
在矿井环境监测中通常需要对矿井风速、矿尘、一氧化碳、温度、湿度、 氧气、硫化氢和二氧化碳等参数进行检测。现有的监控检测系统需要在 矿井内设通信线路，传递监测信息。生产过程中矿井结构在不停变化， 加之有些坑道空间狭小，对通信线路的延伸和维护提出了很高的要求。 一旦通信链路发生故障，整个监测系统就可能瘫痪。为解决上述问题， 本节提出使用无线传感器网络来进行矿井环境的监测监控。使用无线传 感器网络进行环境监控有三个显著的优势：
5．以数据为中心 无线传感器网络中的节点没有唯一的IP地址，其网络标识取决于采用的网络协议， 所以无线传感器网络不是类似于Internet的以地址为中心的网络。当无线传感器网 络查询事件时，传感器节点获取的指定事件的信息不是报告给某一个特定编号的 网络节点，而是直接报告给网络的，再由网络报告给用户，所以无线传感器网络 是一个以数据为中心的网络。
（1）传感器节点体积小且整个网络只需要部署一次，因此部署传感器网 络对监控环境的人为影响很小。 （2）传感器网络节点数量大，分布密度高，每个节点可以检测到局部环 境详细信息并汇总到基站，因此传感器网络具有采集数据全面，精度高 的特点。 （3）无线传感器节点本身具有一定的计算能力和存储能力，可以根据物 理环境的变化进行较为复杂的监控。
动
无线传感器网络应用实例分析
无线传感器网络的定义为：大量无处不在的，密集布设的具有通 信与计算能力的传感器节点，可在无人值守的监控区域自组成网络，协 作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象。
无线传感器网络技术在环境上的应用优势体现在：布设成本低； 无须人工维护，无须大量人员值守，生态环境不易遭到破坏，不对人们 的生活造成影响，反馈信息准确、及时、可靠。无线传感器网络在环境 监测应用方面的优势无可比拟，其应用和推广将为社会带来不可估量的 效益和深远影响。
第二代传感器网络在第一代传感器网络上功能稍有增强，它能够读取多种 信号，硬件上采用的是串/并接口来连接传感控制器，是一种能够综合多种信 息的传感器网络。传感器网络更新的速度越来越快，
在20世纪90年代后期，第三代传感器网络问世，它更加智能化，综合处 理能力更强，能够智能地获取各种信息，网络采用局域网形式，通过一根总线 实现传感器控制器的连接，是一种智能化的传感器网络。
第二类动态部署方法是借助机器人在区域内的移动来放置节点，构建无线 传感器网络并在网络的工作过程中实时调整节点位置以实现对网络的维护。
动态部署
节点动态部署可以追溯到机器人的部署，国内外已有研 究机构进行了相关研究，基于动态部署的方式可以分为以下 三种.
1．增量式节点部署算法 2．基于人工势场（或虚拟力）的算法 3．利用节点间的移动算法
此处加标题
第16章无线传感器网 络应用
眼镜小生制作
第十六章 无线传感器网络应用
➢无线传感器网络应用概述 ➢无线传感器网络的应用场景 ➢无线传感器网络应用技术 ➢无线传感器网络应用实例分析
概述
早在20世纪70年代，第一代传感器网络就诞生了。第一代传感器网络特别 简单，只能获取简单信号，数据传输采用的是点对点模式，传感器节点与传感 控制器相连就构成了这样一个传感器网络。
到现在为止，第四代传感器网络还在开发之中，虽然在实验室无线传感器 网络已经能够运行，但限于节点成本、电池生命周期等原因，大规模使用的产 品出现得还很少，这一代网络结构采用的是无线通信模式，大规模地撒播具有 简单数据处理和融合能力的传感器节点，无线自组织地实现网络间节点的相互 通信，这就构成第四代传感器网络，也就是我们所说的无线传感器网络。
2．优化对象 根据优化对象对部署进行分类，可以分为基于覆盖、基于网络连通和能 量有效性部署三类。
3．节点角色 节点的部署位置不仅影响节点的覆盖与连通，更影响网络的生存时间。 一些学者利用不同类型的节点来优化网络性能，如增加网络生存时间、 最小化数据包延迟等。节点在网络中可以充当感知节点、中间节点、基 站节点或簇头节点。当节点充当不同的角色时，网络的性能参数依赖于 节点在网络中的角色。