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浅谈无线传感器网络热点

企业新闻 / 2021-11-23 00:32

本文摘要:随着微电子机械系统、功耗无线电通信技术、嵌入式计算技术、微型传感器技术及集成电路技术的飞速发展和日益成熟期,使得由大量低成本、低功耗、小体积、短距离通信多功能的微型传感器通过无线链路自的组织为无线传感器网络(WSN)沦为现实。WSN早已普遍应用于军事、交通、环境监测和预报、卫生保健、空间探寻等各个领域,在当前国际上倍受注目,兴起了许多研究热点领域。 1无线传感器网络的节点结构 传感器节点的基本构成和功能还包括如下几个单元:传感单元、处理单元、无线通信单元和供电单元等。

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随着微电子机械系统、功耗无线电通信技术、嵌入式计算技术、微型传感器技术及集成电路技术的飞速发展和日益成熟期,使得由大量低成本、低功耗、小体积、短距离通信多功能的微型传感器通过无线链路自的组织为无线传感器网络(WSN)沦为现实。WSN早已普遍应用于军事、交通、环境监测和预报、卫生保健、空间探寻等各个领域,在当前国际上倍受注目,兴起了许多研究热点领域。  1无线传感器网络的节点结构  传感器节点的基本构成和功能还包括如下几个单元:传感单元、处理单元、无线通信单元和供电单元等。此外,其他可以自由选择的功能部分有定位系统、移动系统以及电源供电系统等。

  传感器单元由传感器和数/模切换模块构成,用作感官、提供监测区域内的信息,并将其切换为数字信号;处理单元由嵌入式系统包含,还包括处理器、存储器等,负责管理掌控和协商节点各部分的工作,存储和处置自身收集的数据以及其他节点发去的数据;无线通信单元由无线通信模块构成,负责管理与其他传感器节点展开通信,互相交换掌控信息和发送收集数据;供电单元一般来说使用微型电池,为传感器节点获取长时间工作所必须的能源。  2无线传感器网络的特点  人们一度指出成熟期的Ad-hoc网络机制和技术可以应用于到无线传感器网络。但随着了解的研究找到,无线传感器网络有的技术拒绝和应用于目标显著不同于Ad-hoc网络。Ad-hoc网络致力于为用户获取高质量的数据传输服务,是以传输数据为目的;无线传感器网络将能源的高效用于作为首要设计目标,是以数据为中心。

无线传感器网络具备许多区别于Ad-hoc网络的独特特征。  ①规模大、密度低。无线传感器网络与Ad-hoc网络有所不同,一般来说密集部署在大片的监测区域,为了提供更加准确、原始的信息,必须部署规模相当大、密度很高的传感器节点,以便通过大量校验节点的协同工作来提升系统的工作质量。

  ②以数据为中心。在无线传感器网络中,终端用户会明确关心单个节点的监测数据,一般来说只关心某个区域内某个监测指标的数值。

  ③可靠性劣。与Ad-hoc网络比起,无线传感器网络节点经常出现故障的可能性要小得多。

传感器节点是通过随机撒播的方式部署在登录的险恶环境或无人区域,在无人值班状态下工作,网络确保显得十分困难。  ④传感器节点的能力受限。传感器节点具备的能量、处置能力、存储能力和通信能力都是十分受限的。

  ⑤与应用于涉及。无线传感器网络是通过感官客观世界来提供外界的信息。

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由于有所不同的应用于关心的信息有所不同,使得无线传感器网络不能针对每一个明确的应用于来积极开展设计工作,无法像Internet那样有统一的通信协议平台。由于应用于的有所不同,无线传感器网络对网络系统的拒绝也有所不同,硬件平台、软件系统和通信协议都会有相当大的差异。  ⑥动态变化慢。

无线传感器网络一般都在较为险恶的环境下工作,大大变化的外界环境,如突发事件、节点能量消耗、无线通信链路间歇等,都会严重影响系统功能,这就拒绝传感器节点调整自身的工作状态及网络的流形结构,以适应环境的变化。  3无线传感器网络的研究热点  无线传感器网络作为当今信息领域新的研究热点,综合了传感技术、微电子技术、网络技术、无线通信技术、嵌入式技术、分布式计算处置技术等多种技术的交叉学科,牵涉到的范围十分普遍,因而涉及的研究内容也十分非常丰富,目前世界各国皆对其各方面积极开展了研究。

  同时,无线传感器网络又具有工作环境较好、节点数目众多、节点能量容易补足等特点,对它的研究又具有与一般网络有所不同的拒绝。从体系结构上分,可分成基础层研究问题、网络层研究问题、数据管理与处置层研究问题、应用于研发环境层研究问题、应用层研究问题。从功能上分,可分成能量节省问题、传感器节点的定位问题、网络的组织管理问题、网络传输问题、软硬件设计与生产问题、信号的协作处置问题、网络安全性问题等。

  下面从功能的角度对各个热点分别给与讲解。  3.1无线传感器网络的节点定位  无线传感器网络的节点一般来说是使用大炮升空、飞机撒播等随机布置的方法部署到监测区域中的,因为无法预先确定节点部署后的方位,不能在部署已完成后使用一定的方法定位。目前用于最普遍的定位方法是使用全球定位系统GPS(GlobalPositioningSystem)。

  由于数目众多,在价格、功耗、适用范围及体积等方面的制约,考虑到费用问题,每个节点都具有定位系统是不现实的。一般使用的方法是使5%~10%的节点具有GPS,这种节点称作导标节点(beaconnodes)或锚节点(anchornodes),它们可以通过卫星来确认自身的方位。目前主要的研究方向是如何利用这些锚节点获取的方位信息和其他节点通信之间的约束,估计出有普通节点的方位。

定位问题除了定位本身的意义外,在路由自由选择上也有相当大的协助。此外在移动机器人研制中也具备很最重要的意义。


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