无线传感器网络综述
无线传感器网络综述
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陶 晓 艳 ／无 线 传 感 器 网 络 综 述
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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摘要：传感器被越来越多地布置到实际的网络环境中，用于实现某些应用。
无线传感器网络已经成为了科学研究领域最前沿的课题之一，引起了工业界和学术界众多研究者的关注。
通过总结相关方面的工作，综述在不同领域中无线传感器网络的实际应用，并对具体应用的一些重要特性进行分析，在此基础上提出若干值得继续研究的方面。
关键词：无线传感器；网络应用一、无线传感器网络简介随着微机电系统的迅速发展，片上系统SoC(System on Chip)得以实现，一块小小的芯片可以传递逻辑指令，感知现实世界，乃至做出反应。
无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Network)，这一由大量具有片上微处理能力的微型传感器节点组成的网络，引起了工业界和学术界众多研究者的关注。
传统的传感器网络通常由两种节点：传感器节点(sensor)和接收器节点(sink)组成。
传感器节点负责对事件的感知和数据包的传输；接收器节点则是数据传输的目标节点，一般具有人机交互界面，并可以接入其它类型的网络体系。
传感器网络以其低成本、低功耗的特点，在军事、环境监测、医疗健康等领域都有着广泛的应用。
在本文中，对大量现有无线传感器和无线传感器网络的应用进行分析，从节点移动性、节点互联方式、网络数据规模、网络分层结构等方面进行分析和比较。
并在此基础上，提出若干值得继续研究的方面，为挖掘传感器网络新的应用打下基础。
二、无线传感器网络的特点目前常见的无线网络包括移动通信网、无线局域网、蓝牙网络、ad hoc网络等，与这些网络相比，无线传感器网络具有以下特点：（1）硬件资源有限。
节点由于受价格、体积和功耗的限制，其计算能力、程序空间和内存空间比普通的计算机功能要弱很多。
这一点决定了在节点操作系统设计中，协议层次不能太复杂。
（2）电源容量有限。
网络节点由电池供电，电池的容量一般不是很大。
任何技术和协议的使用都要以节能为前提。
（3）自组织。
无线传感器网络技术综述
无线传感器网络综述摘要:无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术。
因其巨大的应用前景而受到科学界越来越广泛的重视。
本文介绍了无线传感器的定义、体系结构以及特点，并着重分析了无线传感器网络研究的一些关键问题，最后探讨了无线传感器网络的应用前景以及发展方向。
关键字:无线传感器网络；体系结构；关键技术；应用一、无线传感器网络的定义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，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。
二、无线传感器网络的原理利用各种类型的敏感元件构成的传感器，分布于需要覆盖的领域内，组成传感器节点，用于收集数据，并且将数据路由送至信息收集节点“Sink”，信息收集节点与信息处理节点通过广域网将数据送至地面监控中心进行统计分析和处理，并对监测结果进行综合评估。
三、无线传感器网络的体系结构3.1无线传感器网络的系统构架无线传感器网络的系统构架如下图1-1所示，通常包括传感器节点(sensor node)、汇聚节点(sink node)和管理节点，即无线传感器网络的三个要素是传感器、感知对象和观察者。
3.2传感器节点的结构传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成，如图1-2所示。
在软件设计方面，各通信协议都应该以节能为中心，必要时可以牺牲一些其他的一些网络性能指标，以获得更高的电源效率。
图1-2无线传感器网络节点结构3.3无线传感器网络的体系结构无线传感器网络的体系结构由分层的网络通信协议、网络管理平台以及应用支撑这三个部分组成，如下图1-3所示。
网络通信协议网络管理平台图1-3.无线传感器网络的体系结构分层的网络通信协议结构类似于传统的TCP/IP协议体系结构，由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。
物理层的功能包括信道选择、无线信号的监测、信号的发送与接收等。
数据链路层的主要任务是加权物理层传输原始比特的功能，使之对上层显现一条无差错的链路。
无线传感器网络的研究内容综述
无线传感器网络的研究内容综述摘要：无线传感器网络具有广泛的应用前景，且能够实现多种功能，因而是当前学术研究的一个重点领域。
本文介绍了无线传感器网络的体系结构和组网特点，详细分析了当前无线传感器网络中各层次的通信协议。
关键词：无线传感器网络体系结构组网特点通信协议1 无线传感器网络结构无线传感器网络的典型结构为自组多跳网络。
该网络中的节点同时具有传感、信息处理以及无线通信功能，每个节点通过多跳路由连接到无线网关，通过无线网关实现与监控终端的通信。
鉴于节点的属性限制，其通信距离较短，因此必须使用多跳路由，且节点数量要多，分布要密集。
2 无线传感器网络特点无线传感器网络具有如下几方面特点。
①硬件功能有限。
由于节点体积较小、价格相对低廉且要求运行的功耗较低，故其在性能方面要比通用的计算设备差很多。
②续航时间有限。
该方式为电池供电，且节点体积较小，分部环境较复杂，因而无法为电池充电或者为节点更换电池，一旦能源消耗完毕，该节点也就死亡，因此在传感器网络的设计中，一切以节能为前提。
③自组织性。
无线传感器网络的覆盖都是由节点自助完成的，不需要依赖任何支撑网络设施。
④无中心性。
网络中所有节点都是相对独立和平等的，任意节点的离开或加入都不会影响整个网络的运行。
⑤多跳路由。
无线传输网络中的节点只能在小范围内进行通信，因而若希望实现与网关或者外围监控终端的通信则必须通过其他节点进行路由实现。
⑥节点数量庞大，网络分布密集。
在某一区域进行无线传感器网络部署时需要使用大量的节点来维持网络的容错性和抗毁性。
3 无线传感器网络协议层次无线传感器网络的通信协议主要分为物理层、链路层、网络层和传输层。
对于这些协议需要进行具体讨论，现有的如ieee802.1x协议无法在无线传感器网络中应用。
3.1 物理层物理层的主要作用为产生载波对所需传输的数据进行调制与解调。
当前时期对物理层节点的设计思路主要有两种，一种为使用mems和集成电路技术等对节点的微处理器、传感器等模块进行设计；另一种为使用现有的商业元器件进行节点构建。
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。
无线传感网络综述
1、无线传感网络简介无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）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中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。
2、无线传感网络的特点1）硬件资源有限：节点由于受价格、体积和功耗的限制，其计算能力、程序空间和内存空间比普通的计算机功能要弱很多。
这一点决定了在节点操作系统设计中，协议层次不能太复杂。
2）传感节点数目多、易失效：根据应用的不同，传感器节点的数量可能达到几百万个，甚至更多。
此外，传感器网络工作在比较恶劣的环境中，经常有新节点加入或已有节点失效，网络的拓扑结构变化很快，而且网络一旦形成，人很少干预其运行。
因此，传感器网络的硬件必须具有高强壮性和容错性，相应的通信协议必须具有可重构和自适应性。
3）通信能力有限：考虑到传感器节点的能量限制和网络覆盖区域大，传感器网络采用多跳路由的传输机制。
传感器节点的无线通信带宽有限，通常仅有几百kbps 的速率。
由于节点能量的变化，受高山、建筑物、障碍物等地势地貌以及风雨雷电等自然环境的影响，无线通信性能可能经常变化，频繁出现通信中断。
4）电源能量有限：网络节点由电池供电，电池的容量一般不是很大。
其特殊的应用领域决定了在使用过程中，不能给电池充电或更换电池，一旦电池能量用完，这个节点也就失去了作用。
因此在无线传感器网络设计过程中，任何技术和协议的使用都要以节能为前提。
5）以数据为中心是网络的核心技术：对于观察者来说，传感器网络的核心是感知数据，而不是网络硬件。
例如，在应用于目标跟踪的传感器网络中，跟踪目标可能出现在任何地方，对目标感兴趣的用户只关心目标出现的位置和时间，并不关心哪个节点监测到目标。
以数据为中心的特点要求传感器网络的设计必须以感知数据管理和处理为中心，把数据库技术和网络技术紧密结合，从逻辑概念和软、硬件技术两个方面实现一个高性能的以数据为中心的网络系统，使用户如同使用通常的数据库管理系统和数据处理系统一样自如地在传感器网络上进行感知数据的管理和处理。
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。
无线传感器网络简介
无线传感器网络简介无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是指由大量分布在空间中的无线传感器节点组成的网络。
每个传感器节点都具有感知、处理和通信的能力，可以实时采集和传输环境中的各种信息。
无线传感器网络的发展，为我们提供了一种全新的数据采集和监测手段，广泛应用于环境监测、农业、交通、医疗等领域。
一、无线传感器网络的组成与特点无线传感器网络由大量的传感器节点组成，每个节点都具有自身的处理器、存储器和无线通信模块。
这些节点通过无线通信方式相互连接，形成一个自组织的网络。
传感器节点通常由能源有限的电池供电，因此能源管理是无线传感器网络设计中的重要问题。
无线传感器网络具有以下特点：1. 分布式：传感器节点分布在空间中，可以覆盖较大的区域，实现全面的环境监测。
2. 自组织：传感器节点可以自主地进行网络组网和节点加入/离开操作，具备一定的自适应能力。
3. 多功能：传感器节点可以感知多种环境参数，如温度、湿度、光强等，可以应用于不同领域的监测需求。
4. 低功耗：由于能源有限，传感器节点通常采用低功耗设计，延长节点的工作寿命。
二、无线传感器网络的应用无线传感器网络在各个领域都有着广泛的应用。
1. 环境监测：无线传感器网络可以实时监测环境中的温度、湿度、空气质量等参数，为环境保护和监测提供数据支持。
2. 农业领域：传感器节点可以监测土壤湿度、光照强度等参数，帮助农民实现精细化的农业管理，提高作物产量和质量。
3. 交通领域：无线传感器网络可以监测道路交通流量、车辆速度等信息，为交通管理提供实时数据，提高交通运输效率。
4. 医疗领域：传感器节点可以监测患者的生理参数，如心率、血压等，实现远程医疗监护，提高医疗服务的质量。
5. 工业领域：无线传感器网络可以监测工业生产过程中的温度、压力等参数，实现智能化的生产管理，提高生产效率和产品质量。
三、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各个领域都有广泛应用，但也面临一些挑战。
无线传感网发展综述
外 ， 以选择的其它功 能单元包括 ： 可 定位 系统 、移动系统 以及 电
源自供电系统等。
三 无线传感 网分层结构
与 互 联 网 协 议 框架 类似 ，无线 传 感 器 网络 的 的协 议 框 架 也
上通 用的传输层协议 。但无线传感器网络的资源受限、高锚 误
任
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图 １ 无 线 传 感 器 网络 体 系结 构
收 稿日期
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如图１ 所示 ，无线传感器 网络是 由多个 带有传感器 数据 处理单元及通信 模块 的节 点根据数据采集任务的需求 自组织而 成的网络 。 其任务 是从环境 中采 集用户感兴趣 的数据 ， 数据源 节点负责数 据的采集 ， 所采集到 的数据通过 多个中间节点转 发 以多跳 方式传递给 数据接收者 （ ｉｋ ，通常数据 在经过 中间 Ｓｎ ） 节点时 ， 需要一定 的处理 去除冗余性提取 有用信息 。按 照应
对象一般通过表示物理现象 、化学现象或其他 现象的数字量来
表征 。其 工 作 模 式 如 图 １ 示 。 所
（） ３ 节点在电池能量、计算能力和存储容量等方面有限制 。
（） ４ 拓扑 结构 变化 很 快 。 （） ５ 以数 据 为 中心 （ａ ｅ ｔｃ 。 Ｄ ｔ ｃｎ ｉ） ａ ｒ
无线传感器网络综述
【 摘
无线传 感器 网络 是一种全 新 的信息获 取方式 ， 它不需 要 固定 网 络支持 ， 随机布 置 、自组 织 、抗毁 性强 、适 应苛刻环 境等优 势， 以其 具 有在 多种场 合满 足信息 获取 的实 时性 、准确 性 、全面性 等需 求 的能 力 。由于无线传感器 网络的应用前景愈来愈广泛， ］ 已引起了许 多国家学术界和工业界 的高度重视． 为是对２ 世 纪产生巨大影响 被认 １ 力的技 术之一 。 本 文介绍 了无线 传感器 网络 数据管理技术 。分析 了无线传感 器 网络的Ｚｇ ｅ协议研究现状， ｉｂｅ 对无线传感器 网络 网络安全进行了探讨， 最后初步探讨 了无线传 感器网络领 域内存在的问题， 并展望 了今后 的
４８ 注意防止发生共 振现象。 由于定子 电流中含有高次谐 波成 ． 分， 电机转矩 中含有脉动分量， 有可能造成 电机的振动与机械振动产生 共振， 使设备 出现故障。应在预先找到负载固有的共振频率后。 利用变 频器频率 跳跃功能设置 ， 开共振频率点 。 躲
５ 、结 束语
以上通过对变频器运 行过程中存在的干扰 问题 的分析， 提出了解 决这些 问题的实际方法 。随着新技术和新理 论不断在变频 器上的应 用， 变频器 应用存在的这些问题 有望通过 变频 器本身的功叁 嚷 偿来 解决 。以满足工业现场和 社会环境对 变频 器性能不断提高 的需求。 参考文 献 …韩安 荣． 用变频器及其应用 （ 版 ）［ ． 通 第２ Ｍ］ 北京： 机械工业 出版
一
４ 、总结
本文介绍 了无线传感 器网络数据管理实现技术， 了Ｚｇ ｅ 协 分析 ｉＢｅ 议与无线传 感器 网络相结合的基本技术。 无线传 感器网络网络安全 对 的总体框架进行 了综述 。可 以看到， 在无线传感器 网络发展的同时， 它 还将遇到更 多的困难和 挑战： 如何使 用无线传 感器网络对环境进 行更 合理 的监测和控 制： 如何对传感器 网络 获取 的大量 实时数据进 行分析 处理及可视化展 示： 如何让无线传感器 网络应 用更好地 为人类服务等
无线传感器网络研究综述
无线传感器网络研究综述摘要:无线传感器网络作为计算、通信和传感器三项技术相结合的产物,是一种全新的信息获取和处理技术。
在简要介绍无线传感器网络的基础上,分析和展望了一些有价值的应用领域。
结合已有研究,从无线传感器网络的热点问题、特点和应用三方面介绍无线传感器网络的研究现状。
随着无线通信技术、微型制造技术及电池技术的快速发展，微小的无线传感器已具备感应、无线通信及信息处理能力。
成千上万个微型传感器构成了自治的无线传感器网络。
无线传感器网络节点的微处理能力和无线通信能力使无线传感器网络有广阔的应用前景，能广泛用于军事、环境、医疗保健、空间探索及各种商业应用。
1 无线传感器网络简介无线传感器网络由许许多多个功能相同或不同的无线传感器节点组成。
每一个传感器节点由数据采集模块(传感器、A/D转换器)、数据处理和控制模块(微处理器、存储器)、通信模块(无线收发器)和供电模块(电池、DC/DC能量转换器)等组成(如图1所示)。
节点在网络中可以充当数据采集者、数据中转站或类头节点(cluster-head node)的角色。
作为数据采集者,数据采集模块收集周围环境的数据(如温度、湿度),通过通信路由协议直接或间接将数据传输给远方基站(base station)或汇节点(sink node);作为数据中转站,节点除了完成采集任务外,还要接收邻居节点的数据,将其转发给距离基站更近的邻居节点或者直接转发到基站或汇节点;作为类头节点,节点负责收集该类内所有节点采集的数据,经数据融合后,发送到基站或汇节点。
图1 传感器节点结构框图与传统Ad Hoc网络相比,无线传感器网络具有一些明显的特征: (1)网络节点密度高,传感器节点数量众多,单位面积所拥有的网络节点数远大于传统的Ad Hoc网络; (2)传感器节点由电池供电,节点能量有限; (3)网络拓扑变化频繁; (4)网络应具备容错能力。
2 无线传感器网络的热点问题2.1 安全问题通常，在无线传感器网络中，大量的传感器节点密集分布在一个区域里，消息可能需要经过若干节点才能到达目的地，而且传感器网络具有动态性和多跳结构，要求每个节点都应具有路由功能。
无线传感器网络技术综述
无线传感器网络技术综述无线传感器网络是一种由数量众多的传感器节点组成、通过无线通信相互连接而形成的网络，其主要目的是感知与采集环境中的各种信息并将其传输到基站。
这种网络结构的应用广泛，涉及到农业、工业、医疗和军事等多个领域。
本文将对无线传感器网络的基础概念、应用领域、技术特点、发展趋势等方面进行综述。
基础概念无线传感器是一种可以感知并收集物理或环境信息的设备，如温度、湿度、声音、光强度等，它能在自身移动范围内自主组网并通过无线传输技术将收集的数据传递到上层网络。
一个典型的无线传感器节点通常由传感器、处理器、存储器、能量源及无线通信模块组成。
当一个节点中的传感器检测到环境的变化，会将采集的数据通过处理器处理并存在自己本地的存储器中，同时通过通信模块向其它节点或基站发送数据。
应用领域无线传感器网络的应用领域非常广泛，包括工业自动化、能源管理、医疗健康、环境监测、安防监控等等。
其中，工业自动化方面的应用比较典型，可以通过部署大量传感器节点实现生产过程中的实时监测和数据采集，从而提高生产线的效率和质量。
另外，无线传感器网络在医疗领域也有很好的应用，如可穿戴式设备能够实时监测生命体征信息、智能药盒能够提醒病人按时服药等等，这些设备都是通过无线传感器节点实现了对人类健康的跟踪。
技术特点(1) 能耗低：由于传感器节点的功耗和尺寸都非常小，因此其特点之一就是具有较低的能耗。
(2) 自组织：无线传感器节点之间可以通过无线通信进行自组织，从而实现自主组网和协作工作。
(3) 数据处理能力：由于节点中既有传感器又有处理器，所以可以实现一定程度的内部数据处理，同时也可以上传采集到的数据给其他节点或基站进行处理。
(4) 网络相对稳定：虽然无线传感器网络常常在复杂的环境下工作，比如山区、森林等，但其节点之间沟通的距离相对较短，且无线信号传输的性质都比较良好，因此，一般有相对稳定的通信质量和能力。
(5) 节点注重自我保护：由于传感器节点通常工作在不稳定的环境中，如天气变化等，因此，节点通常会受到某些不可预测的因素的侵害，如恶意攻击等，所以节点会进行自我保护，而保护方式则基于软硬件的结合。
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。
无线传感器网络节点操作系统TinyOS综述
无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是现代传感技术和无 线通信技术的结合体。在WSN中，大量的低功耗、低成本、紧凑型传感器节点以 自组织和多跳的方式进行通信，收集和处理环境信息，以实现各种应用，如环境 监测、军事侦察、智能家居等。为了有效管理和协调这些节点，需要一个相应的 操作系统。TinyOS就是一种专为WSN设计的开源、分布式、事件驱动的操作系统。
通信机方面，TinyOS支持多种无线通信协议，如ZigBee、IEEE 802.15.4 等。它采用了轻量级的通信协议栈，实现了高效、可靠的无线通信，并降低了功 耗。
TinyOS应用程序开发
使用TinyOS开发应用程序需要对TinyOS的编程模型有一定的了解。TinyOS 应用程序的基本结构包括硬件配置、任务定义、事件处理和通信协议等几个部分。
TinyOS内核分析
TinyOS的内核主要包括任务管理、内存分配和通信机制等几个部分。
任务管理方面，TinyOS采用了基于任务的调度模式，每个任务都有自己的优 先级和调度参数。系统根据任务的优先级和调度参数动态地调度任务执行，同时 通过任务间的同步和通信机制来实现协同工作。
内存分配方面，TinyOS采用了静态内存分配方式，每个任务都有自己的内存 空间，避免了对全局内存的竞争访问，提高了系统的效率和可靠性。
3、AI集成：人工智能技术在无线传感器网络中的应用前景广阔。未来 TinyOS可以集成AI算法和模型，实现对传感器数据的智能分析和处理，提高无线 传感器网络的智能化水平。
4、低功耗优化：低功耗一直是无线传感器网络追求的重要指标之一。未来 TinyOS可以通过进一步优化事件驱动机制、节能策略等方面来降低节点功耗，延 长网络寿命。
TinyOS操作系统的实现机制
无线传感器网络节点定位技术综述
无线传感器网络节点定位技术综述无线传感器网络是由一组分布在不同位置的小型传感器节点组成的自组织网络。
这些节点可以感知和采集环境信息，并将这些信息发送到中心控制节点或其他通信节点。
无线传感器网络具有广泛的应用，例如环境监测、军事侦察、智能交通等领域。
然而，节点的位置信息对于许多应用来说是至关重要的。
因此，在无线传感器网络中节点定位技术是一项重要的研究方向。
本文将综述节点定位技术的研究现状和发展趋势。
一、节点定位技术的分类节点定位技术可以分为基于距离测量的位置估计和基于角度测量的位置估计两种。
基于距离测量的定位技术是通过测量节点之间的距离来确定节点的位置，其中包括基于信号强度测量残余能量、到达时间或方位角度以及基于时间差测量等技术。
基于角度测量的定位技术是通过测量节点之间的相对角度来确定节点的位置，其中包括时序优先搜索和方向确定等技术。
1. 环境监测在环境监测中，节点位置信息对于实时监测和预测自然灾害，如洪水、地震、火灾等具有重要意义。
基于高精度的节点定位技术，可以提高环境监测系统的数据传输和分析能力。
2. 军事侦察在军事应用中，节点定位技术可以提供战场敌方和基地内部的位置信息。
从而改善军事情报信息的获取和处理。
同时，它也可以为部队的导航和作战提供基础定位支持。
3. 智能交通在智能交通领域中，节点定位技术可以用于车辆和行人定位，从而提高交通系统的效率和安全性。
例如，为自动驾驶车辆提供信息，定位交通拥堵的区域，优化路线等。
目前，节点定位技术面临着很多的挑战和难点，如基站位置不确定性、节点间的建模和配准、时延和多路径效应等。
为了解决这些问题，研究人员正在开展许多的实验研究，提出新的节点定位算法和优化方案。
1. 基于信号可靠性的节点定位技术在无线传感器网络中，信号强度和路径损耗表明了节点之间的距离或位置关系。
以此为基础，研究人员提出了一种基于信号可靠性的节点定位技术，该技术能够减小信号的变异性，并提高定位的准确度。
无线传感器网络综述文档资料
WSN的特征（续）
☆节点的限制 ※电池能量有限 ※通信能力有限 能量消耗和通信距离关系E正比于d (n).{2<n<4} ※计算和存储能力有限
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WSN的特征（续）
☆传感器网络的特点：
大规模网络 自组织网络 动态性网络 可靠性网络 应用性相关的网络 以数据为中心的网络
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WSN的应用
主要内容：
WSN概述 历史以及发展现状 WSN的体系结构 WSN的特征 WSN的应用 WSN的协议 关键技术 1 未来发展机遇展望
WSN概述
无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）系统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。
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WSN概述（续）
影响力 ☆美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技 术发展报告中将无线传感器网络列为21世纪最 有影响的21项技术和改变世界的10大技术之 一。 ☆传感器网络被列为未来3大高科技产业一。 ☆美国的《技术评论》将无线传感器网络列为 第一项未来新兴技术。 ☆《商业周刊》 预测的未来4大新技术中，无
☆军事上的应用 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，因此非常适合军事上 的应用。通过飞机或炮弹直接将传感器节点散 播到敌方阵地内部，或者在公共隔离带部署传 感网络，就能隐蔽而且近距离的准确收集战场 信息。 例:传感器网络已经成为美军事C4ISRT系统必 不可少的一部分。
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☆智能家居 家电和家具中嵌入传感器节点，通过无线网络 与Internet连在一起。为人提供人性化的家居 环境。 例：Avaak 提供一个只有1立方英寸大小的自 治产品。这个微型的无线视频平台包含有一节 电池、无线电、摄像相机、(彩色成像器加镜 头)、控制器、天线和温度传感器。（如图 ）
无线传感器网络应用综述
无线传感器网络应用综述众所周知，无线传感器网络（WSNs）已成为一种新型的、廉价的传感技术，具有实时性和可便携性等优势，将在以后许多领域中发挥重要作用。
它以分布式的方式收集、处理和传输环境特征信息，在现实斗牛中具有重要战略意义，对改善人们的生活和保护环境等来说也有重要的作用。
本文综述了无线传感器网络的应用，包括它的发展趋势、行业应用情况、技术实现和未来趋势。
首先，无线传感器网络的发展趋势是针对更加可靠的、精确的应用而设计的，诸如实时系统、健康监测和农业监测等。
越来越多的应用软件在不断改进和发展，以提高系统性能。
其次，无线传感器网络在各行业领域得到了普遍应用，如工业自动化、智能家居、军事、建筑环境监测等。
在工业自动化领域，它可以提供实时状态监测、远程控制和数据存储等服务；在智能家居领域，它可以实现电子家居控制、安全管理和环境监测等功能；在军事领域，它可以检测和跟踪武器和干扰等数据；在建筑领域，它可以实现室内外温度监测与控制等。
此外，无线传感器网络还应用在其他领域，如医疗护理和电力运行等。
再次，无线传感器网络的技术实现包括现有传感器技术（如多功能感应器或生物感应器）的发展和改进，以及新型传感器技术的应用。
例如，近年来，二维材料的应用极大地改变了无线传感器网络的发展趋势，使得现代传感器更迷你化、更加高效、更快采集数据，从而提升了系统的监测效率和精准性。
另外，现代传感器技术也可以提供多样化的功能，如能够检测雾霾温度和湿度等数据，使其更灵活、实用。
最后，今后无线传感器网络的发展方向将更多地花费在技术的提升上，如精密制造、可穿戴传感器和大数据的应用等，以更好满足客户需求，提升系统的可靠性和可持续性。
同时，随着技术发展，无线传感器网络更可能集成低功耗、大范围监测等新技术，更有效地实现仪器监测和状态检测等功能。
从上面可以总结出，随着技术的发展和应用，无线传感器网络（WSNs）将有助于与现有系统结合，提高信息共享能力，使智能化和可持续性水平更高，例如环境健康、路况监测、安全战略分析、能源管理等。
物联网中的无线传感器网络技术综述
物联网中的无线传感器网络技术综述随着物联网（Internet of Things, IoT）的快速发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）作为支撑物联网的关键技术之一，取得了长足的发展。
本文将对物联网中的无线传感器网络技术进行综述，介绍其基本原理、应用领域以及面临的挑战。
1. 基本原理无线传感器网络是由大量分布式的无线传感器节点组成，节点间可以通过无线通信进行数据交换和协同工作。
节点一般由传感器、微处理器和无线通信模块组成，能够感知环境中的各种物理量并将数据传输至目标位置。
无线传感器网络的数据传输采用无线通信技术，常见的有Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等。
节点之间可以通过路由选择算法建立通信路径，实现数据的传输。
2. 应用领域无线传感器网络技术在物联网中有广泛的应用领域。
首先是环境监测领域，可以用于气象、大气污染、土壤湿度等环境参数的监测。
其次是农业领域，可以实现灌溉系统、养殖系统的远程监控和智能化管理。
再者是智能建筑和智能城市领域，通过无线传感器网络可以监控建筑物的温度、湿度、光照等参数，优化能源管理和提高居住舒适度。
此外，无线传感器网络还应用于交通管理、医疗保健、工业控制等领域。
3. 面临的挑战尽管无线传感器网络技术在物联网中有广泛的应用，但仍然面临一些挑战。
首先是能源限制问题，无线传感器节点常常由电池供电，在远程和分布式环境下很难更换电池。
因此如何降低节点功耗，延长网络寿命是一个重要的问题。
其次是网络安全问题，由于传感器网络中的节点数量很大，且分布广泛，容易受到黑客攻击和数据泄露。
因此，设计安全的通信协议和机制是至关重要的。
最后是网络拓扑和数据传输效率问题，如何设计合理的网络拓扑结构和路由算法，提高数据传输的效率和可靠性也是一个研究重点。
为了解决这些挑战，学术界和工业界提出了一系列的解决方案。
首先，研究人员通过优化传感器节点的功耗管理策略，改进了能源利用效率。
物联网中的无线传感器网络技术综述
物联网中的无线传感器网络技术综述无线传感器网络技术（Wireless Sensor Network, WSN）是物联网技术的重要组成部分之一，旨在将传感器和网络技术结合，实现小型节点的低成本、低功耗和高度智能化。
此类网络能够通过自组织方式自发地建立一个联合网络，旨在使物联网的应用更加深入、细致和准确。
本文将综述无线传感器网络技术在物联网中的应用，以及技术特点和发展趋势，为读者全面介绍无线传感器网络技术。
一、无线传感器网络技术概念及原理1.1 无线传感器网络简介传感器是物联网中非常重要的一种设备。
随着物联网技术的不断发展，传感器的应用范围越来越广泛，从工业生产到生活设备及各行各业中几乎无所不在。
然而，由于成本和能耗的限制，传感器的单体能力存在着极大的局限性。
为此，无线传感器网络技术横空出世，这项技术为传感器节点提供了一种联合使用的方式。
通过无线传感器网络技术，传感器节点在网络中进行数据交互和协作，从而实现远程监测和控制等多种应用。
1.2 无线传感器网络原理无线传感器节点由传感器、处理器、通信模块和电源组成。
在传感器网络中，节点彼此组合形成一个联机网络，节点之间之间通过无线方式进行数据交换。
无线传感器网络是典型的分布式系统，每个节点都可以与周围节点通信，通过传输能量和传输信息来完成网络应用。
在无线传感器网络中，传感器节点通过不断的自适应和自学习，定期地收集和分析周围环境的参数，形成一个感知环境的虚拟网络，从而为物联网应用提供有力支撑。
二、无线传感器网络技术的应用领域2.1 工业领域工业领域是典型的无线传感器网络应用领域之一。
在制造业中，无线传感器节点可以扮演重要角色，通过在生产过程中采集和分析数据，改善生产过程，提高生产效率，节省资源成本，加强产品质量控制等，其应用价值非常显著。
例如：在制造过程中，精确定位和测量配套设备的运行状态就可以由传感器节点来完成。
2.2 环境领域环境领域是另一个重要的无线传感器网络应用领域。
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图3 无线通信收发机模拟电路部分系统模型
我们在前期的工作中，对射频前端建模，以WiFi 系统为例(可以改进推广到无线传感器网络通信)，主 要器件的功耗情况如表1所示。其中的数据主要来源 于RFMD和TI公司的产品以及我们前期建立的系统模 型。表1给出了不同的系统参数对射频前端各模块功 耗的影响。例如，A类功率放大器的功耗是峰均功率 比(PAR)、传输距离(d)、调制级数(b)和误码率(BER) 的函数。同时给出了在不同工作模式下，射频模块的 功耗示例。
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卷 100 积码在编码过 R=4/5,K=3 程中引入了寄存器，增加了码 元之10间-2 的相关性，㓪ⷕ在相同复杂度的条件下可以获得比
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分组10码-6 更高的编码增R益=3/4,K。=3 卷积码的译码算法主要采用 维特10比-8 (Viterbi)译码算法R=2/3，,K=3 实现相对简单，但是纠错 能力不 10-10 如Turbo R=1/2,K=3码和LDPC码，抗衰落能力差。但是
最近二十年间，以互联网为代表的计算机网络技 术给世界带来了深刻变化，然而，网络功能再强大， 网络世界再丰富，终究是虚拟的，与现实世界还是相 隔的。互联网必须与传感网络相结合，才能与现实世 界相联系。集成了传感器、微机电系统和网络三大技 术的新型传感网络(又称物联网)，是一种全新的信息 获取和处理技术，其目的是让物品与网络连接，使之 能被感知、方便识别和管理。物联网用途广泛，遍及 智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家 居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多 个领域。物联网被称为继计算机、互联网之后，世界 信息产业的第三次浪潮。业内专家认为，物联网一方 面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以 为全球经济的复苏提供技术动力。目前，美国、欧 盟、中国等都在投入巨资深入研究探索物联网。我国 高度关注与重视物联网的研究，工业和信息化部会同 有关部门，在新一代信息技术方面正在开展研究，以 形成支持新一代信息技术发展的政策措施。2009年8 月7日，温家宝总理在江苏无锡调研时，对微纳传感 器研发中心予以高度关注。温家宝总理指出“在传感 网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技 术”，“在国家重大科技专项中，加快推进传感网发 展”，“尽快建立中国的传感信息中心，或者叫‘感 知中国’中心”。
行列，使我国在信息技术领域迎头赶上甚至占领产业 价值链的高端成为可能。
2 低功耗通信技术
在无线传感器网络中，低功耗是其核心问题。 随着集成电路工艺的进步，处理器和传感器模块的功 耗变得很低，绝大部分能量消耗在无线通信模块上。 有研究表明，传输1比特信息至100米远的距离需要 消耗的能量，大约相当于执行3000条计算指令。因 此，延长无线传感器网络的工作寿命，重点在于降低 通信模块的能耗。
右时，准确率在±8%左右。
2.2 以能效比为优化目标的自适应调制编码
实现高能效比的无线传感器网络通信系统，我们 需要如图2所示，根据无线传感器网络的应用和时变 的无线通信信道，自适应改变数字调制方式和级数， 动态控制发射功率，在系统限定的应用范围内和通信 信道条件相适应。
2.2.1 自适应信道编码
对于需要传输的数据信息，经过信道纠错编码，
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Vol. 3 No.11/ Nov. 2009
无线传感器网络综述
李烨 张旗 黄晓霞
摘 要 随着“感知中国”、“智慧地球”等战略性的课题提出，无线传感网络的核心技术与标准将成为各国争相研究的 热点。在无线传感网络中，低功耗是最核心的问题。本文以降低节点的通信能耗和延长网络寿命为出发点，阐明了通信 OSI模型中物理层、数据链路层、网络层以及传输层的低功耗策略与方法。
传统的固定调制编码方式，为了保证系统的误码
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表1中䇃ⷕ的⥛参数㓪RⷕS为信号䆥ⷕ的符号䆥ⷕ传输速ࡳ率㗫 ，K是䆥ⷕ混
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图2 无线传感器网络低能耗通信设计流程图
在具体的实施中，如图2所示，我们首先需要对 通信信道进行精确地建模以模拟无线传感器网络的工 作环境；建立准确的系统级通信电路能量模型，衡量 通信各参数对电路能量、噪声、非线性干扰的影响； 在物理层研究自适应调制编码、准同步分集传输技 术，干扰检测和避让技术，节点状态快速切换等算 法，提高通信的可靠性、降低电路的能耗；在MAC 层，我们要合理优化休眠和工作时间，减少启动时 间，合理的冲突避让等；在硬件电路层面，由于放大 器的功耗在整个通信模块中占了相当大的比重，同时 非线性对通信质量的影响很大，用数字预失真校正的 方法提高放大器的效率、增加线性度是必不可少的； 最后，我们建立系统能量最低的目标方程，设立各层 的条件方程，用凸优化的方法求得最优的通信系统参
图1 物联网示例图 在物联网这个全新产业中，我国的技术研发水 平处于世界前列，具有重大的影响力。“与计算机、 互联网产业不同，中国在‘物联网’领域享有国际 话语权！”早在1999年，中科院就启动了传感网研 究，由其提出的传感网络体系架构、标准体系、演进 路线、协同架构等代表传感网络发展方向的顶层设计 已被ISO/IEC国际标准认可。目前，我国传感网络研 究已形成以应用为驱动的特色发展路线，在技术、标 准、产业、规模和应用与服务等方面进入了世界领先
考虑10到-1-230 无-20线-传10 感0 器10节点20 有30 限40的资50 源，译码相对简单的
থᇘࡳ⥛(dBm)
卷积码将作为一种主要的备选编码方式。我们准备
通过交织抵御突发性的错误(Bursty Error)，通过打孔
(Punctured)的方法，提高码率，当然打孔改变码率
的方法也会增加错误概率。
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无线传感器网络综述
数。另外，无线传感器网络需要对干扰有一定的检测 和避让能力，增强通信的可靠性。
2.1 建立无线传感器网络节点射频前端的准 确能量模型
在无线通信中，由于射频前端在很高的频率下 处理模拟信号，与其它部分相比通常会消耗更多的能 量，例如基于IEEE 802.11b的 Intersil PRISM II 无线网 卡，媒体接入控制(MAC)处理器的能量损耗大约为 110 mW，数字基带处理是170 mW，除功放外的模 拟电路功耗是240 mW，功率放大器是600 mW。由 此可见，近75%功率是在模拟和射频部分消耗的；另 一方面，通信数字基带的各参数设置对射频的功耗和 性能也会带来极大的影响。因此在低能耗的无线传感 网络通信中，我们首先要建立准确的系统级能量模 型，对能量消耗最大的射频前端模块做细致地分析， 找出对能耗、性能起决定作用的参数，合理设置参数 值。同时，新型的数字基带算法能在系统级的能量模 型上评估其能耗和噪声上的表现，使系统工程师在流 片前预知性能。综上所述，系统级的准确能量模型能 为高能效无线传感器网络通信研究提供平台。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
低噪声放大器的增益，SQNR是信号与量化噪声的比
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值，f是模/数转R=换4/5,K器=3 中信号的频率，OSR是数模变换
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采样率
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放1大0-6 器的增益，Vdd
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R=3/4,K=3
是参考电流。
10-8 为了验证能量模型R的=2/3,K准=3 确性，我们选取了市面最
Vol. 3 No.11/ Nov. 2009
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表1 不同射频前端模块的能量相关参数列表
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1 引言
无线自组织传感器网络被认为是新世纪最重要的 技术之一。无线传感器网络应用前景非常广阔，能够 广泛应用于军事、环境监测和预报、健康护理、智能 家居、建筑物状态监控、城市交通、大型车间和仓库 管理，以及机场、大型工业园区的安全监测等领域。 随着“感知中国”、“智慧地球”等国家战略性的课 题提出，传感器网络技术的发展对整个国家的社会与 经济，甚至人类未来的生活方式都将产生重大意义。