基于无线传感器网络及应用研究_0

2019-06-10 14:06

  微电子手艺、计较机手艺、无线通信和传感器手艺的飞速成长和日益成熟,敦促了低成本、低功耗无线传感器收集WSN(Wireless Sensor Network)的成长。无线传感器收集研究具有很普遍的应用前景:军事窥探、情形科学、医疗卫生、工业自动化、商业应用等。传感器收集的研究是很有需要的。这里首要介绍无线传感器收集的概念、结构、特点,及在一些规模的应用情形,并对无线传感器收集未来的成长情形进行了瞻望。

  1、无线传感器收集

  无线传感器收集是一组传感器以Adhoc体例组成的有线或者无线收集,其目的是协作地感知、收集和措置传感器收集所笼盖地舆区域中感知对象的信息,并传递给不雅察看者。这种传感器收集集中了传感器手艺、嵌入式计较机手艺和无线通信手艺,能协作地感知、监测和收集各类情形下所感知对象的信息,经由过程对这些信息的协作式信息措置,获得感知对象的切确信息,然后经由过程Adhoc体例传送给需要这些信息的用户。

  2、WSN的首要特点

  作为一种新型收集,对比传统的无线收集,无线传感器收集具有如下特点:

  1)年夜面积的空间分布好比在军事应用方面,可以将无线传感器收集部署在沙场上跟踪仇敌的军事步履,智能化的终端可以被年夜量装在宣传品、枪弹或炮弹壳中,在方针地址撤落下去,形成年夜面积的看管收集。

  2)能源受限制收集中每个节点的电源是有限的,收集年夜多工作在无人区或者对人体有危险的恶劣情形中,几乎不成能改换电源,这要求收集功耗小,以延迟收集的寿命。而且要尽最可能节约电源耗损。

  3)收集自动设置装备摆设,自动识别节点搜罗自动组网、对入网的终端进行身份验证泐止犯警用户入侵。相对于那些安插在预先指定地址的传感器收集而言,无线传感器收集可以借鉴Adhoc体例来设置装备摆设,当然前提是要有一套合适的通信和谈保证拓馇在无人干与干与的情形下自动运行。

  4)收集的自动打点和高度协作性在无线传感器收集中,数据措置由节点自身完成,以数据为中心的特征是无线传感器收集的又一特点。每个节点仅知道自己临近节点的位置和标识,传感器收集经由过程相邻节点之间的彼此协作来进行旌旗灯号措置和通信,具有很强的协作性。

  5)传感器收集的拓扑结构转变快传感器收集自身的特点使得传感器收集的拓扑结构转变很快,这对收集各类算法的有用性提出了挑战。此外,如不美观节点具备移动能力,也有可能带来收集的拓扑转变。

  3、WSN节点的结构

  传感器节点一般由传感、数据措置、无线通信和供电等4个模块组成,

  传感模块搜罗传感器和模数转换模块,负责检测区域内信息的采集和数据转换;数据措置模块由嵌入式系统组成,搜罗CPU、存储器、嵌入式操作系统等,负责节制整个传感器节点的操作,存储和措置自己采集的数据以及其他节点发来的数据:无线通信模块由收集、MAC、收发器等组成,负责与其他传感器节点进行无线通信、交流节制信息和收发采集数据:供电模块为传感器节点供给运行所需的能量,凡是采用微型电池。

  4、WSN的应用规模

  1)军事应用WSN具有可快速部署、可自组织、隐藏性强和高容错性的特点,是以很是适合在军事上应用。操作WSN能够实现对敌军军力和装备的监控、沙场的实时看管、方针定位、沙场评估、核抨击袭击和生物化学抨击袭击的监测和搜索等功能。经由过程飞机或炮弹直接将传感器节点播撒到敌方阵地,就能够很是隐藏且切确地收集沙场信息。

  2)农业及情形应用无线传感器收集的农业及情形应用搜罗:对影响农作物的情形前提的监控(邃密农业监控),对鸟类、昆虫等小动物行为进行追踪,海洋、土壤、年夜气成分的探测,森林防火监测,污染监控。降雨量监测,河水水位监测,洪水监测等。

  3)医疗护理跟着室内收集普遍化,无线传感器拓馇在医疗研究、护理规模也年夜展身手。首要的应用搜罗远程健康打点、重症病人或老龄人看护、糊谈锋持设备、病理数据实时采集与打点、紧迫救护等。

  4)智能家居智能家居系统的设计方针是将室第中各类家居设备联系起来,使它们能够自动运行,彼此协作,为栖身者供给尽可能多的便当和舒适。在家电和家具中嵌入传感器节点,经由过程无线收集与Intemet毗连在一路,将为人们供给加倍舒适、便利和更具人道化的智能家居情形。操作远程监控系统,可完核对家电的远程遥控。

  5)智能交通应用智能交通监测系统采用声音、图像、视频、温度、湿度等传感器,节点部署于十字路口四周,部署于车辆上的节点还搜罗GPS全球定位设备。汇聚节点可以安装在路边立柱、横杠等交通行动措施上,网关节点可以集成在交财源口的交通旌旗灯号节制器内,专用传感器终端节点可以填埋在路面下或者安装在路边,道路上的行为车辆也可以安装传感器节点动态插手传感器收集。经由过程旌旗灯号节制器的专有收集,将所采集到的数据发送到交管中心作进一步措置。

  5、竣事语

  无线传感器收集成长很是迅速,在世界良多国家的军事、工业和学术规模引起普遍关注,已成为国际上无线收集研究的热点之一。年夜国外的研究现状来看,年夜部门无线传感器收集的研究仍处于理论研究和小规模试验阶段,距离现实应用尚存在必然距离。我国的无线传感器收集的研究仍处于起步阶段。非论在理论研究仍是商用规模,无线传感器收集的研究、开发均存在巨年夜的空间,具有巨年夜的研究和应用前景。

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