无线传感网络在军事领域的应用

传感网络结课报告

论文题目：无线传感器网络在军事领域的应用分析

学院：光电信息与计算机工程学院

专业：光电信息工程

班级：光电三班

学号：1212471329

学生：政鹏

指导教师：克坚

2015年 6 月 7 日

摘要 .......................................................................... II 第一章绪论 . (1)

1.1 背景及国际形势 (1)

1.2 无线传感器网络的发展现状 (1)

1.3 本文的组织结构 (2)

第二章无线传感器网络简介 (4)

2.1 体系结构 (4)

2.1.1 节点组成 (3)

2.1.2 网络体系结构 (3)

2.2 路由协议 (5)

2.2.1平面路由协议 (4)

2.2.2层次路由协议 (6)

第三章特点及应用优势 (9)

3.1 无线传感器网络特点 (9)

3.1.1无线传感器网络的主要特点 (7)

3.1.2与其他网络相比主要区别 (7)

3.2 应用优势 (10)

3.2.1潜在优势 (8)

3.2.2与导弹雷达相比潜在优势 (8)

第四章在军事领域的应用 (11)

4.1 战场侦察与监视 (11)

4.2 战场态势感知 (12)

4.3 核、生、化监测 (13)

4.4 装备、弹药、后勤物资管理 (13)

4.5 智能尘埃 (14)

第五章结束语 (16)

第六章调研照片 (16)

第七章参考文献 (18)

无线传感器网络在军事领域的应用

摘要

无线传感器网络是新兴网络,它采用无线通信技术,由微小的传感器组成,无线传感

器网络节点具备感应能力、信息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,可广泛用于军事、环境、医疗保健、空间探索及各种商业应用。文中对无线

传感网络的构建，路由协议以及定位算法做了简介，着重讲了它在军事领域的重要地位，以及当下的主要应用研究方向。

关键词：WSN，体系结构，军事应用

Abstract

Wireless Sensor Network is a burgeoning network,which is composed of tiny sensors with wireless communication technology. Node of WSN have influence, information handing and wireless communication abilities, making WSN have wide application foreground, including military,environment, medical treatment, space imploring and various business applications. In this paper, i first provide a brief introduction to the construction of WSN, routing protocol and the Relocation Arithmetic, and then focus on its important position in the military field, main application and research direction now.

Keyword: WSN, Construction, Application in the military field.

第一章绪论

1.1背景及国际形势

无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一,2003年2月份的美国《技术评论》杂志评出对世界产生深远影响的十大新兴技术,无线传感器网络被列为第一,未来科学家预言无线传感器将引发新的信息革命,一些专家认为传感器网络、仿生人体器官等是全球未来的四大高技术产业,它们将掀起新的产业浪潮,这预示着未来到处是以电池为电源的无线传感器网络,这些传感器可监控环境、机器甚至人类自己。

无线传感器网络通过分布在检测区域的传感器节点，获取客观世界的最直接、最有效、最真实的信息，并通过无线自组织的网络传递到用户端。在国防和军事领域，该网络可以实时监测、感知、采集和传递战场环境的各种信息，协助实现有效的战场态势感知，为作战指挥员提供战场情报服务。世界军事强国纷纷开展无线传感器网络的军事应用研究。

1.2无线传感器网络的发展现状

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。

1.3本文的组织结构

本文共分为七个章节，安排如下：

第一章绪论，分析了无线传感器网络在新时代的重要地位，在介绍了无线传感器网络的发展研究现状之后，阐述了本文的主要工作

第二章无线传感网络简介，“工欲善其事，必先利其器”，在讨论WSN技术在军事领域具体应用之前，先对WSN的体系结构，节点组成，网络构架以及路由协议作了简要介绍。

第三章首先分析了无线传感器网络的特点，进而很容易理解了它在军事领域的应用优势，解释了我们为什么要用它

第四章是本文的主体部分，重点介绍了五种无线传感器网络在军事领域的具体应用，分别是：战场侦察与监视；战场态势感知；核生化的监测；装备、弹药、军事物资的管理监测、智能尘埃。并附带有案例分析，可见在这一领域美国是要走在我们之前的我们仍有很远的路要走。

第五章结束语指出了一些现在的研究热点问题，预测了未来美好的前景

第六章是一些在光博会拍到的照片，实地留念

第七章参考文献

第二章无线传感器网络简介

2.1体系结构

无线传感器网络（Wireless Sensor Network）是由部署在监测区域大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。

2.1.1节点组成

对于每一个传感器节点，一般都具有数据采集，数据处理和数据传输功能，一般由传感器模块，处理模块，无线通信模块和能量供应模块四部分组成，其构造如下图 2-1 所示。其中传感器模块负责监测区域信息的采集和数据转换；处理器模块负责控制整个节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据；

无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制信息和收发采集数据；

能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量。

图2-1 无线传感器节点结构

2.1.2网络体系结构

传感器网络有大量的无线传感器节点部署在监测区域，通过自组织的方式形成网络。通常这些节点可分为采集节点和汇聚节点。采集节点部署在监测区域，通过温度，湿度等传感器采集各种信息，并将采集到的信息向其他节点传送，其他节点将信息转发，最终传到汇聚中心。在数据传送的过程中，转发过程中的其他节点可能对数据进行初步处理，汇总。其网络布局如下图 2-2 所示：

图2-2无线传感网络

采集节点一般采用图 2-1 的节点结构，它一般具有有限的能量供应，节点的处理能力，存储和计算能力也比较弱。相比其采集节点，汇聚节点功能较为增强。最终的汇聚节点一般具有可靠的能量供应，较强的通信能力，较大的存储能力。汇聚节点是增强功能的传感器节点，经常不进行监测，只是通过更多的存和计算资源对数据进行汇总，处理，存储。

2.2路由协议

传统计算机网络对路由协议要求如下：正确性，健壮性，稳定性，公平性，最优性。除此之外，无线传感器网络对路由协议更注重以下特殊要求：能源有效性，简单性，多路性。无线传感器网络是以数据为中心（Data Centric）进行路由的，不同于传统Ad hoc

网络以地址为中心（Address Centric）进行路由的模式。下图给出了这两种模式的区别：

图2-3两种路由模式区别

2.2.1平面路由协议

平面结构是指网络中各节点在路由功能上地位相同，没有引入分层管理机制。

平面结构路由的优点是网络中没有特殊的节点，网络流量均匀地分散在网络中，路由算法易于实现；缺点是可扩展性小，在一定程度上限制了网络的规模。

1)SPIN

SPIN（Sensor Protocol for Information via Negotiation）是一种以数据为中心的自适应通信路由协议。其目标是通过使用节点间的协商制度和资源自适应机

制，解决扩散法存在的不足。

SPIN有三种数据包类型，即ADV、RED和DATA。节点用ADV宣布有数据发送，用REQ请求接收数据，用DATA封装数据，这三种包都包含了元数据。在发送一个DATA

数据包之前，传感器节点首先向邻居节点广播ADV数据包；邻居节点在收到ADV后，

通过元数据判断是否需要完整的DATA数据包，若需要则向该邻居节点发送一个REQ数

据包，接着发送DATA数据包。以此类推，DATA数据包可被传输到远方汇节点或基站。

SPIN协议簇有4种不同的形式：SPIN-PP（A 3-Stage Handshake Protocol for Point-to-Point Media）、SPIN-C（SPIN-PP with a Low-Energy Threshold）、SPIN-BC

（A 3-Stage Handshake Protocol for Broadcast Media）、SPIN-RL（SPIN-BC for Lossy Network）。因为不是本文讨论重点，在此不一一介绍。

2)MTE

在MTE（Minimum Transmission Energy）协议中，节点选择离自己平面距离最近的节点进行路由中转，如图2-4所示：

图2-4 MTE中节点间距关系当且仅当式（1）成立时，节点A会选择B转发自己的数据到节点C：

式（1）

这种路由协议的优点是简单、开销小，每个节点只需要找到通往网关节点的下一跳节点，然后把数据发给它；缺点是靠近网关节点的传感器节点会一直担当路由器的角色，节点之间负载不平衡。

3)定向扩散法

定向扩散模型是Esrtin等人专门为传感器网络设计的路由策略,与已有的路由算法有着截然不同的实现机制。节点用一组属性值来命名它所生成的数据, Sink节点发出的查询业务也用属性的组合表示,逐级扩散,最终遍历全网,找到所有匹配的原始数据。

有一个称为“梯度”的变量与整个业务请求的扩散过程相联系,反映了网络中间节点对匹配请求条件的数据源的近似判断。更直接的方法是节点用一组标量值表示它的选择,值越大意味着向该方向继续搜索获得匹配数据的可能性越大,这样的处理最终将会在整个网络中为Sikn节点的请求建立一个临时的“梯度”场,匹配数据可以沿“梯度”

最大的方向中继回sikn节点。图2-5描述了定向扩散模型的工作原理。

图2-5 定向扩散原理示意图

2.2.2层次路由协议

层次路由协议采用簇的概念对传感器节点进行层次划分。若干个相邻节点构成一个簇，每一个簇有一个簇首。簇与簇之间可以通过网关通信，网关可以是簇首也可以是其它簇成员。网关之间的连接构成上层骨干网，所有簇间通信都通过骨干网转发。

LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）是层次式路由协议中最具代表性的路由协议，LEACH协议分为两个操作阶段，即簇准备阶段（set-up phase）和就绪阶段（ready phase）。为了使能耗最小化，就绪阶段持续的时间比簇准备阶段长。两阶段所持续的时间总和称为一轮

图2-6 LEACH协议示意图

第三章特点及应用优势

3.1无线传感器网络特点

无线传感器网络的组成及应用场景和传统网络有较大的不同,是一种综合传感器技

术、计算机技术、信息处理技术和通信技术为一体的网络,其特点及与传统网络的区别

如下所述：

3.1.1无线传感器网络的主要特点是:

?以数据为中心:无线传感器网络中节点数目巨大,而且由于网络拓扑的动态特性和节点放置的随机性,节点并不需要也不可能以全局唯一的PI地址来标识,只需使用局部可以

区分的标号标识。用户对所需数据的收集,是以数据为中心进行,并不依靠节点的标号。

?资源受限:无线传感器网络中,节点只具有有限的硬件资源,其计算能力和对数据的处理能力相当受限。此外,节点只能携带有限的电池能量,且在应用过程中不可能更换电

池,因此能量也相当受限。

?部署方式:无线传感器网络具有可快速部署的特点。节点一旦被抛撒即以自组织方式构成网络,无需任何预设的网络设施。

?维护:在通信过程中,节点会随时因为能源耗尽而离开网络,也可能因为某种需要而随时进入网络,从而引起网络拓扑的频繁变化,影响通信质量。无线传感器网络不仅可实

现自动组网,还具有网络自动配置和自动维护功能,保证了网络的通信质量。

?多跳路由:网络中节点的电池能源非常有限,因此其通信覆盖围一般只有几十米,即每个节点都只能与其邻居节点进行通信。若需要与通信覆盖围外的节点通信,则需要通过

中间节点进行多跳路由。

3.1.2无线传感器网络与其他网络如移动通信网、Adhoc网络、因特网等相比有着如下区别:

?无线传感器网络中的节点数目更为巨大,密度更高,且节点不一定具有全球唯一的地址标识;

?无线传感器网络中的节点一般不进行快速移动,但节点可能会随时加入或离开,因而网络的拓扑变化很快;

?无线传感器网络大都采用点对点通信方式;

?无线传感器网络中节点的电池能量、计算能力和存储能力相当有限。

3.2应用优势

3.2.1无线传感器网络在军事应用中的潜在优势表现在以下几个方面：

?部署方便快捷。传感器节点可以通过飞机投递或者炮弹发射直接部署于敌方阵地，近距离获取战场信息。

?隐蔽性。传感器节点是一种微型设备，其体积可以不超过1mm3，这一优势使得传感器节点不易被敌方发现。

?容错性。网络由大量廉价的传感器节点组成，使得网存在许多冗余节点，为整个系统提供了较强的容错能力。

?准确性。传感器覆盖区域广阔，从不同空间视角采集多方位信息，具有更大的信噪比。

?无人值守。传感器节点密集分布于监测环境中，每个节点依靠自带电源或自主获取电源维持工作供电，采用启发式的节点唤醒/睡眠机制，无需人工值守，在恶劣的战场中

能发挥重要作用。

3.2.2与独立的卫星和地面雷达系统相比,传感器网络的潜在优势表现在以下几个方面:

?分布节点中多角度和多方位信息的综合有效地提高了信噪比,这一直是卫星和雷达这类独立系统难以克服的技术问题之一;

?传感器网络低成本、高冗余的设计原则为整个系统提供了较强的容错能力;

?传感器节点与探测目标的近距离接触大大消除了环境噪声对系统性能的影响;

?节点中多种传感器的混合应用有利于提高探测的性能指标;

?多节点联合,形成覆盖面积较大的实时探测区域;

?借助于个别具有移动能力的节点对网络拓扑结构的调整能力,可以有效地消除探测区域的阴影和盲点。

第四章在军事领域的应用

在军事领域，传感器网络将会成为C4ISRT（指挥、控制、通信、计算机、情报、监视、侦察、目标捕获）系统不可或缺的一部分。C4slRT系统的目标是利用先进的高科技技术,为未来的现代化战争设计一个集命令、控制、通信、计算、智能、监视、侦察和定位于一体的战场指挥系统,受到了军事发达国家的普遍重视.因为传感器网络是由密集型、低成本、随机分布的节点组成的,自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃,这一点是传统的传感器技术无法比拟的,也正是这一点,使传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境中,包括监控我军兵力、装备和物资,监视冲突区,侦察敌方地形和布防,定位攻击目标,评估损失,侦察和探测核、生物和化学攻击。在战场,指挥员需要及时准确地了解部队、武器装备和军用物资供给的情况,铺设的传感器将采集相应的信息,并通过汇聚节点将数据送至指挥所,再转发到指挥部,最后融合来自各战场的数据形成我军完备的战区态势图。在战争中,对冲突区和军事要地的监视也是至关重要的,通过铺设传感器网络,以更隐蔽的方式近距离地观察敌方的布防,当然,也可以直接将传感器节点撒向敌方阵地,在敌方还未来得及反应时迅速收集利于作战的信息。传感器网络也可以为火控和制导系统提供准确的目标定位信息。在生物和化学战中,利用传感器网络及时、准确地探测爆炸中心将会为我军提供宝贵的反应时间,从而最大可能地减小伤亡。传感器网络也可避免核反应部队直接暴露在核辐射环境中。

4.1战场侦察与监视

在敌方阵地附近道路、桥梁、港口等关键地区部署各种类型的传感器，了解敌方动

向，以及武器装备的部署情况。分布式传感器在军事领域的应用已有几十年的历史。在20世纪60年代的越南战争期间，美军就使用了当时被称为“热带树”的无人值守传感器网络来对付北越的“胡志明小道”所谓“热带树”实际上是一个震动传感器和声传感器组成的系统，它由飞机投放，落地后插入泥土中，仅露出伪装成树枝的无线电天线。当人员、车辆等目标在其附近行进时，“热带树”便探测到目标产生的震动和声信息，并立即将信息数据通过无线电通信发送给指挥中心。指挥管理中心对信息数据进行处理后，得到行进人员、车辆等目标的地点位置规模和行进方向等信息然后进行指挥决策。“热带树”越战中的成功应用，促使许多国家战后纷纷研制和装备各种无从值守的地面传感器系统(Unattended Ground Sensors,UGS),美军的远程战场监视传感器系统已经为USG的成功使用进行了验证。REMASS 使用了远距离监视传感器，由人工放置在敌人可能经过的道路。这些传感器可以对敌人的活动两句引起的信号做出响应，记录下诸如地面震动、声音、红外和磁场变化等物理量。可以在本地节点处理传感器获取的数据，以直接或通过无线中继设备把探测、分类的信息传输到传感器监视设备。传感器监视设备对收到的信息进行解调、解码、显示和记录，提供敌方活动的完整时间记录。此外用于战场侦察监视的还有美军计划中的灵巧传感器网络通信、战场环境侦察与监视系统等项目(用于对付狙击手的枪声定位系统、用于探测低空飞行器的DSN系统、用于对电磁信号进行侦察与干扰的狼群系统等)

4.2战场态势感知

现代战争被人们喻为“感知者的胜利”，在新的军事竞争背景下，掌控“透明战场”既是军事信息技术发展的必然结果，也是当今各军事强国的建设重点。美国空军已经在战略计划制定部门中组建了态势感知特别工作组，提高部队的传感器分析和数据整合

能力，并先后研制了快速攻击识别、探测和报告系统、战场感知广域视界传感器等感知系统。美军的未来战斗系统为士兵提供全天候、全天识别目标的功能。美军开展的其他类似项目还包括陆军“无人值守地面传感器群”、海军“传感器组网系统”等。特别是自从阿富汗和伊拉克战争以来，战争样式具有了更多的网络化作战成分，即大量采用IP和WEB技术。美国近年来强调的“网络中心战”、“行动中心战”和“传感器到射手”等作战模式，都特别突出传感器组网来提高态势感知能力，将传感技术探测获得的目标信息通过网络系统传输给武器装备，为武器装备射击提供及时的信息，例如，美军开始研制的“战场感知与数据分发”系统就是用来演示和实践新型作战模式。

4.3核、生、化监测

借助于生物和化学传感器，可以及早发现已方阵地上的生、化污染，可以较为安全地获取一些核、生、化爆炸现场的详细数据，为已方组织防护提供快速反应时间从而减少损失。美国Sandia国家实验室与美国能源部合作，共同研究能够尽早发现以地铁、车站等场所为目标的生化武器袭击，并及时采取防对策的系统。它属于美国能源部恐怖对策项目的重要一环。该系统集检测有毒气体和化学传感器和网络技术于一体。安装在车况的传感器一旦检测到某种有害物质，就会自动向管理中心通报，自动进行引导旅客避难的广播，并封锁有关入口等。该系统除了能够在专用管理中心进行监视外，还可以通过Internet进行远程监视。

4.4装备、弹药、后勤物资管理

利用无线传感器网络对军事装备、弹药等物资进行管理与调配，实现物资管理的“可视化”，可以在战场瞬息万变的情况下缩短供应时间，提高战场保障效率。比如在油库

安装无线传感器节点设备，对油料进行监控，当油料缺少时报系统油库缺油，进而工作人员就要及时补充油料，此举可以大大减少人力的支出，缩短了时间。在伊拉克战争期间，美军在后勤保障上应用了大量无线传感器网络，战争结束后美军军方进行数据统计，发现未使用无线传感器网络的物资调配要比使用无线传感器网络的浪费人力 30%，浪费时间25%。

4.5智能尘埃

智能尘埃又名智能微尘（Smart Dust）。是一个具有电脑功能的超微型传感器，它由微处理器、双向无线电接收装置和能够组成一个无线网络的软件共同组成。智能微尘的发明者是美国加州大学伯克利分校教授Kristofer Pister。将一些“微尘”散放在一个场地中，它们就能够相互定位，收集数据并向基站传递信息。如果一个微尘功能失常，其他微尘会对其进行修复。

由于硅片技术和生产工艺的突飞猛进，集成有传感器、计算电路、双向无线通信模块和供电模块的微尘器件的体积已经缩小到了沙粒般大小，但它却包含了从信息收集、信息处理到信息发送所必需的全部部件。未来的智能微尘甚至可以悬浮在空中几个小时，搜集、处理、发射信息，它能够仅依靠微型电池工作多年。智能微尘的远程传感器芯片能够跟踪敌人的军事行动，可以把大量智能微尘装在宣传品、子弹或炮弹中，在目标地点撒落下去，形成严密的监视网络，敌国的军事力量和人员、物资的流动自然一清二楚。

图4-1智能尘埃

Michigan Micro Mote(即M3)

密歇根州大学电气与计算机科学系的David Blaauw团队打造的只有一个立方毫米的微型计算机，尽管尺寸非常小，但M3具有拍照、读取温度、记录压力读数等功能。然而米粒般大小并非是最终目标。在M3即将投产时，研发人员已经开始了新的项目，称之为“smart dust”（智能尘埃），体积有望缩减为微米标准

图4-2 M3与硬币的对比图

无线传感器网络技术与应用现状的研究毕业论文 精品

1 绪论 1.1 课题背景和研究意义 无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术等多种先进技术。其主体是集成化微型传感器，这些微型传感器具有无线通信、数据采集和处理、协同合作的功能。无线传感器网络就是由成千上万的传感器节点通过自组织方式构成的网络，它通过这些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，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端，使用户完全掌握监测区域的情况并做出反应[1]。 无线传感器网络的自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃，所以传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境，包括监控我军兵力、装备和物资状态；监视冲突区域，侦察敌方地形和布防，定位攻击目标；评估损失，侦察和探测核、生物及化学攻击等。在战场上，铺设的传感器将采集相应的信息，并通过汇聚节点将数据送至数据处理中心，再转发到指挥部，最后融合来自各战场的数据，形成我军完备的战区态势图。也可以更隐蔽的方式近距离地观察敌方的布防，或直接将传感器节点撒向敌方阵地，在敌方还未来得及反应时迅速收集有利于作战的信息。在生物和化学战中，利用传感器网络，可及时、准确地探测爆炸中心，这会为我军提供宝贵的反应时间，从而最大可能地减小伤亡。 无线传感器网络是继因特网之后，将对21世纪人类生活方式产生重大影响的IT 热点技术。如果说因特网改变了人与人之间交流、沟通的方式，那么无线传感器网络则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[2][3]。无线传感器网络是新兴的下一代传感器网络，最早的代表性论述出现在1999年，题为“传感器走向无线时代”。随后在美国的移动计算和网络国际会议上，提出了无线传感器网络是下一个世纪面临的发展机遇。2003年，美国《技术评论》杂志论述未来新兴十大技术时，无线传感器网络被列为第一项未来新兴技术。同年，美国《商业周刊》又在其“未来技术专版”中发表文章指出，传感器网络是全球未来四大高技术产业之一，将掀起新的的产业浪潮。美国《今日防务》杂志更认为无线传感器网络的应用和发展，将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争的变

无线传感器网络的应用与影响因素分析

无线传感器网络的应用与影响因素分析 摘要：无线传感器网络在信息传输、采集、处理方面的能力非常强。最初，由于军事方面的需要，无线传感网络不断发展，传感器网络技术不断进步，其应用的范围也日益广泛，已从军事防御领域扩展以及普及到社会生活的各个方面。本文全面描述了无线传感器网络的发展过程、研究领域的现状和影响传感器应用的若干因素。关键词：无线传感器网络；传感器节点；限制因素 applications of wireless sensor networks and influencing factors analysis liu peng (college of computer science,yangtze university,jingzhou434023,china) abstract:wireless sensor networks in the transmission of informa- tion,collecting,processing capacity is very strong.initially,due to the needs of the military aspects of wireless sensor networks,the continuous development of sensor network technology continues to progress its increasingly wide range of applications,from military defense field to expand and spread to various aspects of social life.a comprehensive description of the development

无线传感器网络的应用研究

1武警部队监控平台架构介绍与设计 1.1监控系统的系统结构 基站监控系统的结构组成如上图所示，主要由三个大的部分构成，分别是监控中心、监控站点、监控单元。整个系统从资金、功能以及方便维护性出发，我们采用了干点加节点方式的监控方法。 监控中心（SC）：SC的定义是指整个系统的中心枢纽点，控制整个分监控站，主要的功能是起管理作用和数据处理作用。一般只在市级包括（地、州）设置相应的监控中心，位置一般在武警部队的交换中心机房内或者指挥中心大楼内。 区域监控中心（SS）：又称分点监控站，主要是分散在各个更低等级的区县，主要功能是监控自己所负责辖区的所有基站。对于固话网络，区域监控中心的管辖范围为一个县/区；移动通信网络由于其组网不同于固话本地网，则相对弱化了这一级。区域监控中心SS的机房内的设备配置与SC的差不多，但是不同的是功能不同以及SS的等级低于SC,SS的功能主要是维护设备和监控。 监控单元（SU）：是整个监控系统中等级最低的单元了，它的功能就是监控并且起供电，传输等等作用，主要由SM和其他供电设备由若干监控模块、辅助设备构成。SU侧集成有无线传感网络微设备，比如定位设备或者光感，温感设备等等。 监控模块（SM）：SM是监控单元的组成部分之一，主要作用监控信息的采集功能以及传输，提供相应的通信接口，完成相关信息的上传于接收。

2监控系统的分级管理结构及监控中心功能 基站监控系统的组网分级如果从管理上来看，主要采用两级结构：CSC集中监控中心和现场监控单元。CSC主要设置在运营商的枢纽大楼，主要功能为数据处理，管理远程监控单元，对告警信息进行分类统计，可实现告警查询和存储的功能。一般管理员可以在CSC实现中心调度的功能，并将告警信息进行分发。而FSU一般针对具体的某一个基站，具体作用于如何采集数据参数并进行传输。CSC集中监控中心的需要对FSU采集的数据参数进行报表统计和分析，自动生产图表并为我们的客户提供直观，方便的可视化操作，为维护工作提供依据，维护管理者可以根据大量的分析数据和报表进行快速反应，以最快的速度发现网络的故障点和优先处理点，将人力资源使用在刀刃上。监控中心CSC系统的功能中，还有维护管理类，具体描述如下： 1）实时报警功能 该系统的报警功能是指发现机房里的各种故障后，通过声音，短信，主界面显示的方式及时的上报给操作者。当机房内的动力环境，空调，烟感，人体红外等等发生变量后，这些数据通过基站监控终端上传到BTS再到BSC。最后由数据库进行分类整理后存储到SQLSEVRER2000中。下面介绍主要的几种报警方式： 2)声音报警 基站发生告警后，系统采集后，会用声卡对不一样的告警类别发出对应的语音提示。比如：声音的设置有几种，主要是以鸣叫的长短来区分的。为便于引起现场维护人员的重视紧急告警可设置为长鸣，不重要的告警故障设置为短鸣。这样一来可以用声音区分故障的等级，比方某地市的中心交换机房内相关告警声音设置，它的开关电源柜当平均电流达到40AH的时候，提示声音设置为长鸣，并立即发生短信告警工单。如果在夜晚机房无人值守的情况下：

无线传感网技术及应用报告

重庆航天职业技术 学院 实训报告 教师： 课程：无线传感网技术及应用 学号： 姓名： 班级：物联网 日期：2016/6/16

评阅页 课程设计题目: 温度采集DS18B20 同组成员： 学生自评：设计方案由讨论组完成，大家一起做硬件DS18B20温度显示，再由大家分工把报告完成。 指导教师评语: 成绩：指导老师签名： 2016年06月24

前言 ZigBee简介ZigBee技术是一种近距离、低功耗、低速率、 低成本的无线通信技术，兼具经济、可靠、易于部署等优势，已成为无线传感器网络中最具潜力和研究价值的技术，在工业控制、环境监测、智能家居、医疗护理、安全预警、目标追踪等应用场合已展现出广阔的市场前景。 本设计利用TI公司CC2530单片机，采用DS18B20数字温度传感器，完成温度采集并通过液晶显示器显示测量温度值，测温电路简单，适合于-50~150摄氏度温度的测量。

目录 一、设计题目 (1) 二、硬件设计方案 (1) 2.1 CC2530芯片简介： (1) 2.2 芯片概述 (2) 三、CC2530模块说明 (2) 3.1 CPU 和内存 (2) 3.2 中断控制器 (2) 3.3外设 (3) 3.4 调试接口 (3) 3.5 无线设备 (3) 四、DS18B20 (4) 4.1 DS18B20工作原理 (4) 4.2 DS18B20的主要特性 (5) 五、软件设计方案 (5) 5.1 程序流程图 (5) 5.2 所需用到的部分C语言程序 (7) 5.3 实验过程及结果 (11) 六、总结 (13) 七、参考文献 (13)

一、设计题目 本次的设计题目要求是基于DS18B20的温度采集显示系统，该系统要求包含温度采集模块、温度显示模块等。其中温度采集模块所选用的是DS18B20数字温度传感器进行温度采集，温度显示模块用液晶显示屏显示。 二、硬件设计方案 2.1 CC2530芯片简介： CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其它强大 的功能。CC2530 有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB 的闪存。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。其引脚如图1.1所示。 图2.1 CC2530芯片

无线传感器网络的应用

2012年第08 期 0.引言 随着传感器技术、微电子技术、嵌入式计算技术和通信技术等几种技术的融合和汇聚，具有感知信息、数据处理、存储和通信能力的微型传感器被应用于国防军事、工业生产、环境监测等多个领域。无线传感器网络(Wireless Sensor Networks ,WSN)是由一组稠密布置的微型传感器组成的无线自组织网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域内感知对象的信息，并发布给观察者。相对于有线传感器网络而言，无线传感器网络具有成本低、应用灵活、部署快速等优点，具有很大的应用空间。无线传感器网络已在军事、安全、环境、工业、交通、健康和家居等领域，有着广泛的应用。 1.无线传感器网络的体系结构及特点 1.1无线传感器网络的结构 无线传感器网络由大量集传感与驱动控制、计算存储、通信于一 体的的嵌入式传感器节点构成。这些传感器节点通常包括传感器节点、网络协调器节点和应用管理器节点。应用时，传感器节点分布在不同的角落，采集节点周边的温度、湿度、光强度、噪声、压力、速度等物理信息，各传感器节点将采集到的信息发送给特定的对象。图1为无线传感器网络的结构。 图1无线传感器网络结构 传感器节点具有信息采集和处理的能力，是由传感器模块、数据处理模块和无线通信模块组成的微系统。传感器模块负责采集外界环境的物理信息并将物理信号转换为数字信号；数据处理模块对数字信号进行编码等处理；无线通信模块负责将信息传送到网络中。传感器节点实质是以自组织的形式构成无线网络。网络协调器节点具有信息处理能力和网络管理能力，实现传感器节点与应用管理器节点之间信息的交换。应用管理器节点是用户于传感器网络的接口。用户通过应用管理器节点实现处理无线传感器网络采集到的信息和向无线传感器网络发布应用指令的交互。 1.2无线传感器的特点 无线传感器网络能够得到广泛的应用，因其具有以下特点：1.2.1节点规模大、节点体积小 无线传感器网络中传感器节点密度高，数量巨大，可能达到几百、几千万，甚至更多。体积小是无线传感器网络节点一个重要特点，也是实现大量部署的内在要求。 1.2.2自组织 无线传感器网络根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，能够自动形成无线通信系统不需要固定的基础设施作为网络枢纽。 1.2.3能适应复杂环境 传感器网络主要分布在各种条件恶劣的环境，如军事边界或者一 些人员难以进入地区。同时，节点容易受高山、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。 1.2.4部署容易且成本低 只需要在目标区域进行随机部署，不需要指定特定的位置。相对于有线网络传输，无线网络传输降低了各种成本。 1.2.5可靠性高 无线传感器节点资源有限，其生命周期主要取决于电池。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。 2.无线传感器网络的应用 2.1军事建设 无线传感器网络以其快速布署、自组织和容错等特点，成为军事通信控制系统的重要组成部分，可用于兵力、装备弹药和物资的监控，阵地和敌情的侦查，战场的监视，生物化学攻击的判断、目标的指示，战损的评估等。 2.2工农业生产 通过传感器监测设备的震动、润滑和磨损情况，可以迅速得到设备的健康状态;通过在生产线上布署传感器网络，可以方便的实现在线质量控制。无线传感器网络为提高设备性能、提升产品质量、降低成本，提供了一种很好的技术方案。 我国是一个农业大国，深化现代技术在农业中的应用，对推进我国农业生产产业化和现代化进程具有重要作用。将无线传感器网络技术应用于现代农业，可实现农业信息采集以及远程传输，为科学决策提供可靠依据。 2.3环境监测 在环境科学研究中，无线传感器网络为大规模野外数据采集和气候气象监测提供了便利，可用于跟踪候鸟、小型动物和昆虫的迁徙地球探测，林火和洪水监测等。如美国Berkley 等单位在美国缅因州的GreatDuck 岛对海燕栖息地的生态环境监测；肯尼亚MPala 研究中心对大规模野生动物(野马，斑马等)的栖息地进行考察研究；挪威对冰河观测以了解地球气候的变化。 2.4安全监控 通过在监控藏所部署无线传感器网络，利用场所附近的声音、震动、光、温度等物理信息的变化，了解被监控对象的状态，来防止非法入侵、安全事故等。目前应用较多的是煤矿、电站、通信枢纽、行政中心等。如实时监控煤矿井下环境来进行灾害预警，实时监控井下人员和设备的位置来对其进行资源调度，并为灾后的辅助救援提供支持。 2.5智能交通 将无线传感器网络应用到智能交通系统，作为它的一个信息采集和通信子系统。这个子系统充分利用了无线传感网络覆盖范围广、灵活性好和易于大规模部署等特点，来采集全路段的车辆和路面信息。相对于有线交通信息采集通信系统而言，大幅度地降低现有交通监控网络的成本。通过车载和道路传感器的配合，驾驶者和交通控制人员可以实时地了解路况和交通信息。布置于道路上的速度识别传感器，可以监测交通流量等信息，为出行者提供信息服务，并且在发现违章时能及时报警和记录。（下转第143页） 无线传感器网络的应用 孙跃 （华北电力大学中国北京 102206） 【摘要】无线传感器网络作为目前最有前途的新技术之一，受到了学术界众多科研人员的关注，成为了当今科学研究的一个热门课题。文章介绍了无线传感器网络的内涵和体系结构，分析了无线传感器网络的特点，阐述了无线传感器网络的应用领域。 【关键词】无线传感器网络;特点;应用 作者简介：孙跃（1990—），男，北京人，本科学历，主要研究方向为通信工程 。 ◇高教论述◇

无线传感网络在军事领域的应用

传感网络结课报告 论文题目：无线传感器网络在军事领域的应用分析学院：光电信息与计算机工程学院 专业：光电信息工程 班级：光电三班 学号： 学生姓名： 指导教师： 年月日

摘要 ........................................................................................................................................................ I I 第一章绪论 . (1) 1.1背景及国际形势 (1) 1.2无线传感器网络的发展现状 (1) 1.3本文的组织结构 (2) 第二章无线传感器网络简介 (3) 2.1体系结构 (3) 2.1.1 节点组成 (3) 2.1.2 网络体系结构 (3) 2.2路由协议 (4) 2.2.1平面路由协议 (4) 2.2.2层次路由协议 (6) 第三章特点及应用优势 (7) 3.1无线传感器网络特点 (7) 3.1.1无线传感器网络的主要特点 (7) 3.1.2与其他网络相比主要区别 (7) 3.2应用优势 (8) 3.2.1潜在优势 (8) 3.2.2与导弹雷达相比潜在优势 (8) 第四章在军事领域的应用 (9) 4.1战场侦察与监视 (9) 4.2战场态势感知 (10) 4.3核、生、化监测 (10) 4.4装备、弹药、后勤物资管理 (10) 4.5智能尘埃 (10) 第五章结束语 (12) 第六章调研照片 (12) 第七章参考文献 (13)

无线传感器网络在军事领域的应用 摘要 无线传感器网络是新兴网络,它采用无线通信技术,由微小的传感器组成,无线传感器网络节点具备感应能力、信息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,可广泛用于军事、环境、医疗保健、空间探索及各种商业应用。文中对无线传感网络的构建，路由协议以及定位算法做了简介，着重讲了它在军事领域的重要地位，以及当下的主要应用研究方向。 关键词：WSN，体系结构，军事应用 Abstract Wireless Sensor Network is a burgeoning network,which is composed of tiny sensors with wireless communication technology. Node of WSN have influence, information handing and wireless communication abilities, making WSN have wide application foreground, including military,environment, medical treatment, space imploring and various business applications. In this paper, i first provide a brief introduction to the construction of WSN, routing protocol and the Relocation Arithmetic, and then focus on its important position in the military field, main application and research direction now. Keyword: WSN, Construction, Application in the military field.

2013秋川大无线传感器网络及应用第一二次作业答案

《无线传感器网络及应用》第一次作业答案 一、单项选择题。本大题共11个小题，每小题2.5 分，共27.5分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.下面哪种协议不属于路由协议（ C ）。 A.地理位置路由协议 B.能量感知路由协议 C.基于跳数的路由协议 D.可靠的路由协议 2.ZigBee的通信速率在2.4GHz时为（ D ）。 A.40Kbps B.20Kbps C.256 Kbps D.250kbps 3.传感器节点（ D ）范围以内的所有其它节点，称为该节点的邻居节点。 A.视线 B.跳数 C.网络 D.通信半径 4.TinyOS是一个开源的（ D ）操作系统，它是由加州大学的伯利克分校开发， 主要应用于无线传感器网络方面。 A.桌面 B.后台 C.批处理 D.嵌入式 https://www.sodocs.net/doc/443761338.html,N技术使用了哪种介质（ A ）。 A.无线电波 B.双绞线 C.光波 D.沙狼 6.传感器节点消耗能量主要消耗在（ A ）上。 A.无线通信模块 B.处理器模块 C.传感器模块 D.管理模块 7.传感器最早起于二十世纪（ B ）年代。 A.60年代 B.70年代 C.80年代 D.90年代 8.定向扩散（Directed Diffusion，DD）路由协议是一种（ B ）机制。 A.能量感知路 B.基于查询的路由

C.地理位置路由 D.可靠的路由 9.传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对方向性要求较高时，应 选择在其它方向上灵敏度（）的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越（）越好。 A A.小；小 B.小；大 C.高；高 D.高；底 10.传感器的频率响应越（），则可测的信号频率范围就越（）。C A.小；高 B.大；宽 C.高；宽 D.大；高 11.传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。理论上在此范围内，灵敏度保持 定值。传感器的线性范围越（），则它的量程就越（），并且能保证一定的测量精度。D A.小；宽 B.小；高 C.高；大 D.宽；大 二、多项选择题。本大题共29个小题，每小题2.5 分，共72.5分。在每小题给出的选项中，有一项或多项是符合题目要求的。 1.根据节点数目的多少，传感器网络的结构可以分为（AD）。 A.平面结构 B.网络结构 C.星形结构 D.分级结构 2.传感器节点消耗能量的模块包括（ACD）。 A.传感器模块 B.存储模块 C.处理器模块 D.无线通信模块 3.下面哪些属于数据融合的方法（ABD）。 A.模糊逻辑法 B.神经网络方法 C.优选法 D.综合平均法 4.目前人们采用的节能策略主要有（AC）。 A.休眠机制 B.定时发送机制 C.数据融合机制

11通信工程无线传感器网络及应用试题B卷答案

1．从无线联网的角度来看，传感器网络结点的体系由分层的网络通信协 议、 、 三部分组成。 2． 传感器一般由__________、敏感元件、__________组成。 3．传感器网络的无效能量主要来源于_________、串扰、_________和控制开销。 4． 根据数据进行融合操作前后的信息含量，可以将数据融合分为 、 两类。 5. 通常计算机网络的研究与设计方法包括 、实验方法和、 。 二、单项选择题（每题2分，共20分） 1．谣传路由协议属于（ ）。 A. 能量感知路由协议 B. 基于查询的路由协议 C. 地理位置路由协议 D. 可靠的路由协议 2．下列哪一种类型的帧不属于IEEE802.15.4网络定义的帧（ ）。 A. 信标帧 B. MAC 命令帧 C. 数据帧 D. 超帧 3．下列定位算法中，距离无关的定位算法有( )。 A.APIT 算法 B. TOA 算法 C. RSSI 算法 D. AOA 定位算法 4．下列不属于传感器数据处理模块设计时需考虑的是( )。 A 、节能设计 B 、小体积 C 、高速率 D 、低成本 5．IEEE802.11MAC 协议规定的三种帧间隔的关系为（ ）。 A. SIFS >PIFS> DIFS B. PIFS > DIFS >SIFS C. DIFS> SIFS > PIFS D. DIFS>PIFS>SIFS 6．设计传感器网络的硬件结点，以下无需考虑的是( )。 A. 微型化 B. 阻抗匹配 C. 高速率 D. 稳定性 7．下列不属于IEEE802.15.4标准规定的物理层负责的任务为（ ）。 A. 信道能量检测 B. 信道频率选择 C. 数据的发送和接收 D. 数据检测与压缩 8．下列不属于网络安全考虑的问题是( )。 A.机密性问题 B.低能耗性问题 C.完整性鉴别问题 D.新鲜性问题。 9．下列不属于传感器网络数据融合的作用是( )。 A.提高信息的准确性和全面性 B. 提高系统的可靠性 C.提高数据的实时性 D. 降低信息的不确定性 10．下列不属于传感器网络时间同步机制的主要性能参数为( )。 A.最大误差 B.同步范围 C.可用性 D.鲁棒性 三、名词解释（每题4分，共20分） 1．无线自组织网 2．LR-WPAN 网络 3．传感器的灵敏度 4．战场感知 5. TODA 四、简答题（每题5分，共20分） 1．传感器网络的体系结构包括哪些部分？ 2．设计基于竞争的MAC 协议的基本思想是什么？ 3．传感器网络实现时间同步的作用是什么？ 4. 如何对传感器网络的定位方法进行分类？ 五、综述题（共20分） 传感器网络的终端探测节点由哪些部分组成？这些组成模块的功能分别是什么？ 络与应用 B 1 3

浅析无线传感器网络的八大应用

浅析无线传感器网络的八大应用 无线传感器网络是当前信息领域中研究的热点之一,可用于特殊环境实现信号的采集、处理和发送。无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术，在现实生活中得到了越来越广泛的应用。那么无线传感器网络的应用有哪些呢? (1)军事领域的应用 在军事领域，由于WSN具有密集型、随机分布的特点，使其非常适合应用于恶劣的战场环境。利用WSN能够实现监测敌军区域内的兵力和装备、实时监视战场状况、定位目标、监测核攻击或者生物化学攻击等。 (2)辅助农业生产 WSN特别适用于以下方面的生产和科学研究。例如，大棚种植室内及土壤的温度、湿度、光照监测、珍贵经济作物生长规律分析与测量、葡萄优质育种和生产等，可为农村发展与农民增收带来极大的帮助。采用WSN建设农业环境自动监测系统，用一套网络设备完成风、光、水、电、热和农药等的数据采集和环境控制，可有效提高农业集约化生产程度，提高农业生产种植的科学性。 (3)生态监测与灾害预警

WSN可以广泛地应用于生态环境监测、生物种群研究、气象和地理研究、洪水、火灾监测。环境监测为环境保护提供科学的决策依据，是生态保护的基础。在野外地区或者不宜人工监测的区域布置WSN可以进行长期无人值守的不间断监测，为生态环境的保护和研究提供实时的数据资料。具体的应用包括：通过跟踪珍稀鸟类等动物的栖息、觅食习惯进行濒危种群的研究;在河流沿线区域布置传感器节点，随时监测水位及水资源被污染的情况;在泥石流、滑坡等自然灾害容易发生的地区布置节点，可提前发出灾害预警，及时采取相应抗灾措施;可在重点保护林区布置大量节点随时监控内部火险情况，一旦发现火情，可立刻发出警报，并给出具体位置及当前火势的大小;可将节点布置在发生地震、水灾等灾害的地区、边远山区或偏僻野外地区，用于临时应急通信。 (4)基础设施状态监测系统 WSN技术对于大型工程的安全施工以及建筑物安全状况的监测有积极的帮助作用。通过布置传感器节点，可以及时准确地观察大楼、桥梁和其他建筑物的状况，及时发现险情，及时进行维修，避免造成严重后果。 (5)工业领域的应用 在工业安全方面，传感器网络技术可用于危险的工作环境，例如在煤矿、石油钻井、核电厂和组装线布置传感器节点，可以随时监测

2013秋川大《无线传感器网络及应用》第一、二次作业答案..

2013秋川大《无线传感器网络及应用》第一、二次作业答案..

《无线传感器网络及应用》第一次作业答案 一、单项选择题。本大题共11个小题，每小题 2.5 分，共27.5分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.下面哪种协议不属于路由协议 （ C ）。 A.地理位置路由协议 B.能量感知路由协议 C.基于跳数的路由协议 D.可靠的路由协议 2.ZigBee的通信速率在2.4GHz时为 （ D ）。 A.40Kbps B.20Kbps C.256 Kbps D.250kbps 3.传感器节点（ D ）范围以内的所有 其它节点，称为该节点的邻居节点。 A.视线 B.跳数 C.网络

D.通信半径 4.TinyOS是一个开源的（ D ）操作系统，它是由加州大学的伯利克分校开发，主要应用于无线传感器网络方面。 A.桌面 B.后台 C.批处理 D.嵌入式 https://www.sodocs.net/doc/443761338.html,N技术使用了哪种介质（ A ）。 A.无线电波 B.双绞线 C.光波 D.沙狼 6.传感器节点消耗能量主要消耗在 （ A ）上。 A.无线通信模块 B.处理器模块 C.传感器模块 D.管理模块 7.传感器最早起于二十世纪（ B ）年代。 A.60年代 B.70年代

C.80年代 D.90年代 8.定向扩散（Directed Diffusion，DD）路由协议是一种（ B ）机制。 A.能量感知路 B.基于查询的路由 C.地理位置路由 D.可靠的路由 9.传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对方向性要求较高时，应选择在其它方向上灵敏度（）的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越（）越好。 A A.小；小 B.小；大 C.高；高 D.高；底 10.传感器的频率响应越（），则可测的信号频率范围就越（）。C A.小；高 B.大；宽

无线传感器网络技术的应用

无线传感器网络技术的应用 摘要：无线传感器网络(WSN)是新兴的下一代传感器网络，在国防安全和国民经济各方面均有着广阔的应用前景。本文介绍了无线传感器网络的组成和特点，讨论了无线传感器网络在军事、瓦斯监测系统、智能家具，环境监测，农业。交通等方面的现有应用，最后提出无线传感器网络技术需要解决的问题。 关键词：无线传感器网络，军事、瓦斯监测系统、智能家具，环境监测，农业。交通。 1．无线传感器网络研究背景以及发展现状 随着半导体技术、通信技术、计算机技术的快速发展，90年代末，美国首先出现无线传感器网络（WSN）。1996年，美国UCLA大学的William J Kaiser教授向DARPA提交的“低能耗无线集成微型传感器”揭开了现代WSN网络的序幕。1998年，同是UCLA大学的Gregory J Pottie教授从网络研究的角度重新阐释了WSN的科学意义。在其后的10余年里，WSN网络技术得到学术界、工业界乃至政府的广泛关注，成为在国防军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物结构监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、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众多领域中最有竞争力的应用技术之一。美国商业周刊将WSN网络列为21世纪最有影响的技术之一，麻省理工学院(MIT)技术评论则将其列为改变世界的10大技术之一。WSN是由布置在监测区域内传感器节点以无线通信方式形成一个多跳的无线自组网（Ad hoc），其目的是协作的感知，采集

和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者是WSN的三要素。将Ad hoc技术与传感器技术相结合，人们可以通过WSN感知客观世界，扩展现有网络功能和人类认识世界的能力。WSN技术现已经被广泛应用。图为WSN基本结构。 WSN经历了从智能传感器，无线智能传感器到无线传感器三个发展阶段，智能传感器将计算能力嵌入传感器中，使传感器节点具有数据采集和信息处理能力。而无线智能传感器又增加了无线通信能力，WSN将交换网络技术引入到智能传感器中使其具备交换信息和协调控制功能。 无线传感网络结构由传感器节点，汇聚节点，现场数据收集处理决策部分及分散用户接收装置组成，节点间能够通过自组织方式构成网络。传感器节点获得的数据沿着相邻节点逐跳进行传输，在传输过程中所得的数据可被多个节点处理，经多跳路由到协调节点，最后通过互联网或无线传输方式到达管理节点，用户可以对传感器网络进行决策管理、发出命令以及获得信息。无线传感器网络在农业中的运用是推进农业生产走向智能化、自动化的最可行的方法之一。近年来国际上十分关注WSN在军事，环境，农业生产等领域的发展，美国和欧洲相继启动了WSN研究计划，我国于1999年正式启动研究。国家自然科学基金委员会在2005年将网络传感器中基础理论在一篇我国20年预见技术调查报告中，信息领域157项技术课题中7项与传感器网络有直接关系，2006年初发布的《国家长期科学与技术发展

无线传感器网络的基本构成及其应用

无线传感器网络的基本构成及其应用 摘要 无线传感器网络(WSN)是新兴的下一代传感器网络，在国防安全和国民经济各方面均有着广阔的应用前景。本文介绍了无线传感器网络的组成和特点，讨论了无线传感器网络在军事、瓦斯监测系统、环境监测、交通等方面的现有应用，最后提出无线传感器网络技术需要解决的问题。 关键词：无线传感器网络；军事；瓦斯监测系统；环境监测；交通

引言 随着半导体技术、通信技术、计算机技术的快速发展，90年代末，美国首先出现无线传感器网络（WSN）。1996年，美国UCLA大学的William J Kaiser 教授向DARPA提交的“低能耗无线集成微型传感器”揭开了现代WSN网络的序幕。1998年，同是UCLA大学的Gregory J Pottie教授从网络研究的角度重新阐释了WSN的科学意义。在其后的10余年里，WSN网络技术得到学术界、工业界乃至政府的广泛关注，成为在国防军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物结构监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、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众多领域中最有竞争力的应用技术之一。美国商业周刊将WSN网络列为21世纪最有影响的技术之一，麻省理工学院(MIT)技术评论则将其列为改变世界的10大技术之一。 WSN经历了从智能传感器，无线智能传感器到无线传感器三个发展阶段，智能传感器将计算能力嵌入传感器中，使传感器节点具有数据采集和信息处理能力。而无线智能传感器又增加了无线通信能力，WSN将交换网络技术引入到智能传感器中使其具备交换信息和协调控制功能。 无线传感网络结构由传感器节点，汇聚节点，现场数据收集处理决策部分及分散用户接收装置组成，节点间能够通过自组织方式构成网络。传感器节点获得的数据沿着相邻节点逐跳进行传输，在传输过程中所得的数据可被多个节点处理，经多跳路由到协调节点，最后通过互联网或无线传输方式到达管理节点，用户可以对传感器网络进行决策管理、发出命令以及获得信息。近年来国际上十分关注WSN在军事，环境，农业生产等领域的发展，美国和欧洲相继启动了WSN 研究计划，我国于1999年正式启动研究，并且在2010年远景规划和“十五”计划中，将WSN列为重点发展产业之一。 1 WSN的构成 一个典型的无线传感器网络的系统架构包括分布式无线传感器节点（群）、接收发送器汇聚节点、互联网或通信卫星和任务管理节点等，如图1所示。大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。

无线传感器网络的应用分析解析

天津电子信息职业技术学院课程设计 课题名称无线传感器网络的应用姓名XXX 学号34 班级电子S09-3 专业应用电子技术 成绩 完成日期2011/10/26

摘要 传感器探测技术和结点间的无线通信能力，为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。作为一种无处不在的感知技术，无线传感器网络广泛应用于各种行业领域，这里主要对当前成功应用的一些领域进行简略介绍。 关键词：传感器；应用；领域

目录 一、前言 (4) 二、无线传感器网络的标准定义和优势 (4) 三、无线传感器网络应用领域 (4) 1、军事领域 (4) 2、工业领域 (5) 3、农业领域 (5) 4、智能交通领域 (6) 5、家庭与健康领域 (6) 6、环境保护领域 (7) 7、其他领域 (7) 四、需要解决的问题 (7) 1、网络内通信问题 (8) 2、成本问题 (8) 3、系统能量供应问题 (8) 4、高效的无线传感器网络结构 (8)

一、前言 随着通信技术、嵌入式计算机技术与传感器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开始在世界范围内出现。由这些微型传感器构成的传感器网络引起了人们的极大关注。这种传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够通过协作实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测队象的信息，并对这些信息进行处理，获得详细、准确的数据，传送到需要这些信息的用户。 科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代。而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，并将会带来一场信息革命。具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络综合了传感器技术、嵌人式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。 无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。无线传感器网络的广泛使用是一种必然趋势，将为人类社会带来极大的变革。 二、无线传感器网络的标准定义和优势 无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。它的英文是wireless sensor network，简称WSN。 另外，从定义上可以看出，传感器、感知对象和用户是传感器网络的三个要素。 无线传感器网络和传统传感器和测控系统相比具有明显的优势。它采用点对点或点对多点的无线连接，大大减少了电缆成本，在传感器节点端即合并了模拟信号／数字信号转换、数字信号处理和网络通信功能，节点具有自检功能，系统性能与可靠性明显提升而成本明显缩减。 三、无线传感器网络应用领域 1、军事领域 信息技术正推动着一场新的军事变革。信息化战争要求作战系统“看得明、反应快、打得准”，谁在信息的获取、传输、处理上占据优势(取得制信息权)，谁就能掌握战争的主动权。无线传感器网络以其独特的优势，能在多种场合满足军事信息获取的实时性、准确性、全面性等需求。

基于嵌入式系统的无线传感器网络的应用研究

湖南文理学院 课程设计报告 课程名称：嵌入式系统课程设计专业班级：自动化2班 学生姓名：石扬 指导教师：杨民生 完成时间： 报告成绩：

序 基于嵌入式系统的无线传感器网络的应用研究 随着半导体技术、传感器技术、嵌入式技术以及通信技术的飞速发展，具有感知、计算、存储和通信能力的无线传感器网络的应用越来越广泛。无线传感器网络作为一种嵌入式设备能够实时监测、感知和采集网络分布区域内监视对象的各种信息，并加以处理。本文提供了一种基于CC2420的无线传感器网络的硬件节点设计方案,通过选择芯片,设计硬件接口,构建了一个完整的无线传感器网络节点。经仿真调试,该节点在试验中应用良好,电路板可以实现两个节点间的通信,能由LED指示发送、接收或应答信息,基本达到了设计要求,在煤矿监控系统的实验中应用良好,能采集精度较高的温度、压力等数据信息,并实现准确的数据交互,实现了传感器网络所需的外形小、集成度高、低功耗,为将来实际应用研究提供了一个实验平台,具有一定的应用价值。

目录 1.设计要求 (2) 2.设计的作用与目的 (2) 3.无线传感器网络应用研究的设计方案 (4) 3.1 体系结构 (4) 3.2 节点结构 (5) 4.系统硬件设计 (5) 4.1 无线传感器网络节点组成及工作流程 (5) 4.2 无线传感器网络节点设计 (6) 4.2.1 处理器模块 (7) 4.2.2 通信模块 (8) 4.2.3 能量供应模块 (11) 5.设计流程 (11) 6．心得体会及建议 (15) 6.1 心得体会 (15) 6.2 建议 (15) 7．参考文献 (16)

1.设计要求 无线传感器网络是集成了传感器、嵌入式系统、网络和无线通信四大技术而形成的一种全新的信息获取和处理技术它是一种新型的无基础设施的无线网络能够实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息并对其进行处理、传送到需要这些信息的用户。 2.设计的作用与目的 无线传感器网络在环境、健康、家庭和其他商业领域有广阔的应用前景，在军事、空间探索和灾难拯救等特殊领域有其得天独厚的技术优势。以军事应用为例，传感器网络将会成为C41SRT系统不可或缺的一部分。C41SRT系统的目标是利用先进的高科技技术，为未来的现代化战争设计一个集命令、控制、通信、计算、智能、监视、侦察和定位于一体的战场指挥系统．受到了军事发达国家的普遍重视。因为传感器网络是由密集型、低成本、随机分布的节点组成的，自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃，这一点是传统的传感器技术所无法比拟的，也正是这一点，使传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境中，包括监控我军兵力、装备和物资，监视冲突区，侦察敌方地形和布防，定位攻击目标，评估损失，侦察和探测核、生物和化学攻击。在战场，指挥员往往需要及时准确地了解部队、武器装备和军用物资供给的情况，铺设的传感器将采集相应的信息，并通过网关将数据送至指挥所，再转发到指挥部，最后融合来自各战场的数据形成我军完备的战区态势图。在战争中，对冲突区和军事要地的监视也是至关重要的，通过铺设传感器网络，以更隐蔽的方式近距离地观察敌方的布防；当然，也可以直接将传感器节点撤向敌方阵地，在敌方还未来得及反应时迅速收集利于作战的信息，传感器网络也可以为火控和制导系统提供准确的目标定位信息。 在生物和化学战中，利用传感器网络及时、准确地探侧爆炸中心将会为我军提供宝贵的反应时间，从而最大可能地减小伤亡。传感器网络也可避免核反应部队直接暴露在核辐射的环境中。在军事应用中，与独立的卫星和地面雷达系统相

无线传感器网络的应用

无线传感器网络的应用 摘要：无限传感器网络是由各种微小的、廉价的传感器组成的多跳无线自组织 网络，其中主要作用于数据的收集。这两年，无线传感器网络在各个领域都发挥 了极大的作用。本文对传感器网络进行了深刻系统的研究，在各个角度各个方面 都做了细致的调查，根据系统的变化做了详细的数据对比，从而总结了可能存在 的一些问题，给未来发展奠定了基础。 关键词：无线传感器网络；应用系统；探究 引言 随着经济的高速发展，科技也变得愈加便捷。无线传感器网络得到了大力的 发展，横跨多个领域，给科学研究带来了极大的便利，本文对该网络的应用做了 简单的研究，阐述了此网络在不同领域的应用，分析了此网络在未来的发展前景。 一、环境监测 无线传感器网络的功效十分强大，在对大自然状况的侦查中发挥了重要作用，让人类能够更加轻松便捷的对环境进行检测，从而更好的了解自然环境里的一些 状况。 （一）监测系统 美国斯坦福大学独立研发的GBR无线传感器系统，可以对岛礁的环境做出详 细的侦查。以往人为的采集数据方法效率低下，并且不具备全面性，有很多区域 无法探测，大大影响了对自然环境的了解。因此，无线传感器网络的出现有着重 大的意义，它帮助我们了解无法触及的区域，科学严谨的收集了数据，使人类对 大自然有了更加全面的认识。 此系统可以满足人类各种需求，通过对空气湿度、气温、气压等等因素的侦测，把有效的信息数据收集起来，人类对数据进行研究，从而得出有用的结论。 （二）监测冰山 冰川的变化往往能反映气候的变化，对冰川产生的数据进行分析研究能让人 类更好的了解自然。美国哈佛大学对此展开了一系列研究活动，其方法就是用无 线传感器系统长年累月的对大自然里的冰山进行研究，普通的研究只能从外部收 集数据，而无线传感器可以通过其特性对冰川内部进行研究，有效的收集冰山数据，收集周期从每天三次至每天十二次不等，如有需要，甚至可以做到每天二十 四小时的不间断侦测，把收集的数据分析后得出的结论对预防全球变暖有着极大 的帮助。 （三）监测森林 森林是地球最大的生态系统，对森林的监测可以了解大气中二氧化碳浓度和 全球变暖的关系，也能对森林里各项重要因素有所了解，为了更准确的了解森林 生态系统，英国牛津大学和美国宾夕法尼亚大学联合创建了一个监测系统，对森 林环境进行全年无间隙监控，其中采集了大量有效数据，对森林各项指标的评估 做出了杰出的贡献。 （四）监测海洋 由美国哈佛大学和荷兰莱顿大学联合创建，用无线传感器网络对近海生态处 做着全程监测[1]。此系统包含多个节点，能够清晰精准的收集海洋反馈的数据， 例如温度、湿度、气压等诸多因素。有效的对海洋进行了实时监控，对人类研究 海洋有着重大意义。 二、预防灾害