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无线传感器节点的限制

1．无线传感器节点结构

无线传感器网络是由大量传感器节点组成的。传感器节点通常用于部署，它的成本低廉、重量轻，同时支持一些基本功能，比如事件检测、分类、追踪以及汇报。每个节点包含一个或多个传感器，嵌人式处理器、低功率雷达，以及供电电池。传感器节点在绝大多数时间保持“沉默”，但一旦监测到数据则立即进人活动状态。所有节点共同合作完成一个共同的任务。传感器节点硬件通信架构的设计必须充分考虑电池方面的限制。一般情况下，节点支持以下功能：动态配置，以支持多种网络功能；节点可以动态配置成网关，普通节点等；远程可编程，以便增加新的功能，比如，支持新的信号处理算法，定位功能，以便确定自己的绝对或者相对位置，比如，利用全球定位系统（globe position system，GPS）；支持低功耗的网络传输；支持长距离通信的能力，以便数据传输，比如网关之间的通信。在部署前，只需要少量的预配置。

无线传感器节点是组成无线传感器网络的基本元素，基本上是由数据采集模块、处理器模块、无线通信模块及能源供应模块。此外，还会包括一些应用相关部件，如图所示。

图传感器网络节点的组成

无线传感器节点执行以下操作：

①通过传感器获取数据。

②通过模数转换器（AD／DC）转化成数字形式，传递给处理器模块。

③处理器模块一般是与存储部件紧密结合，根据从数据采集模块和无线通信模块传送过来的数据完成数据融合、节点定位等各种计算功能。在加解密操作中，CPU的计算能力和节点的存储能力（程序代码存储、动态数据存储、公共参数存储等）是必须要考虑的参数，CPU计算与存储器I／O的优化设计会很大程度提高计算效率。

④无线通信模块负责该节点与其他节点或者网络代理等设各之间的无线通信，即无线信号的收发功能，一般被认为是整个结构中耗能最大的部分，从物理层到应用层各层面的设计都要将低能耗作为最主要的设

计目标之一。

⑤能量供应模块在无线传感器节点中至关重要，为传感器节点各部件提供能量。需要长时间数据采集的传感器有的会需要太阳能、人体电能等周边能量收集、无线充电以及移动机器人充电等方式来维持节点的正常运转。节点各部件之间的协同也需要精心设置，如当节点部件工作电压由2.7V降到2.V时，在同样电能的情况下，节点生命周期可能会延长5倍，所以当前根据传感器节点在不同时段的不同工作模式采用动态功率管理、动态电压调度等进行能量管理和控制。

电池的容量决定了传感器节点的寿命。即使使用了环境能量汲取技术，还没有足够的研究表明这种能量供给已经能够满足节点的工作需要。因此一般情况下，我们假设传感器节点的电池容量是有限的，我们必须采用各种手段来降低电池能量的消耗。为了节省能耗，微处理器一般有两种运行模式：运行模式和休眠模式。在休眠模式中，节点能量的消耗要远远小于运行模式。

被测物理信号不同，传感器类型也不同。在不同的应用中，传感器可以采集不同类型的信号，包括振动信号、声音信号、电磁信号、红外信号、雷达信号等。采集的信号一般都是模拟信号，通过一个转换部件将模拟信号转化为数字信号，然后输人到处理单元。数据采集是实时的，但数据传输却不一定是实时的。

传感器节点需要一个嵌人式操作系统来管理各种资源和支持各种应用。操作系统可以选择现有的各种商用嵌人式操作系统，如在WINS NG中就采用微软的Windows CE操作系统，也可以自己开发特定的操作系统，如UC Berkeley为此专门开发了TinyOS操作系统。

2．传感器节点的现实约束

（1）电源能量有限

传感器节点体积微小，通常携带能量十分有限的电池。由于传感器节点数目庞大、成本要求低廉、分布区域广，而且部署环境复杂，有些区域甚至于人员不能到达，所以无线传感器网络节点通过更换电池的方式来补充能量是不现实的。传感器节点消耗能量的模块包括传感器模块、处理器模块和无线通信模块。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，无线通信模块有发送、接收、空闲和睡眠四种状态。无线通信模块在空闲状态一直监听无线信道的使用情况，检查是否有数据发送给自己，而在睡眠状态则关闭通信模块。无线通信模块在发送状态的能量消耗最大，在空闲状态和接收状态能量消耗接近，略少于发送状态的能量消耗，在睡眠状态能量消耗最少。如何让网络通信更有效率，减少不必要的转发和接收，不需要通信时尽快进人睡眠状态，是无线传感器网络协议设计需要重点考虑的问题。

（2）通信能力有限

无线通信的能量消耗与通信距离的关系为：

E＝kd n（1）

其中，参数m满足关系2＜n＜4，n的取值与很多因素有关，例如传感器节点部署的环境，天线的质量等。k是一个常数，d是通信距离。由公式（1）可知，随着通信距离的增加，无线通信的能量消耗将急剧增加。因此，在满足通信连通度的前提下应该尽量减少单跳的通信距离。考虑到传感器节点的能量限制和网络覆盖区域大，无线传感器网络采用多跳路由的传输机制。

（3）计算和存储能力有限

传感器节点通常是一个微型的嵌人式系统，它的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱。每个传感器节点兼顾传统网络节点的终端和路由器双重功能。汇聚节点的处理能力、存储能力和通信能力相对较强。它连接传感器网络和外部网络，实现两种协议栈之间的通信协议转换，同时发布管理节点的监测任务，并把收集到的数据转发到外部网络上。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

无线传感器网络的特点

无线传感器网络的特点大规模网络为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，传感器节点数量可能达到成千上万，甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义：一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内，如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测，需要部署大量的传感器节点；另一方面，传感器节点部署很密集，在一个面积不是很大的空间内，密集部署了大量的传感器节点。传感器网络的大规模性具有如下优点：通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比；通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度，降低对单个节点传感器的精度要求；大量冗余节点的存在，使得系统具有很强的容错性能；大量节点能够增大覆盖的监测区域，减少洞穴或者盲区。自组织网络在传感器网络应用中，通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方。传感器节点的位置不能预先精确设定，节点之间的相互邻居关系预先也不知道，如通过飞机播撒大量传感器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。在传

感器网络使用过程中，部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失效，也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中，这样在传感器网络中的节点个数就动态地增加或减少，

从而使网络的拓扑结构随之动态地变化。传感器网络的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。动态性网络传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变：①环境因素或电能耗尽造成的传感器节点出现故障或失效；②环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化，甚至时断时通；③传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性；④新节点的加入。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化，具有动态的系统可重构性。可靠的网络传感器网络特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域，传感器节点可能工作在露天环境中，遭受太阳的暴晒或风吹雨淋，甚至遭到无关人员或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署，如通过飞机撒播或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固，不易损坏，适应各种恶劣环境条件。由于监测区域环境的限制以及传感器节点数目巨大，不可能人工“照顾每个传感器节点，网络的维护十分困难甚至不可维护。传感器网络的通信保密性和安全性也十分重要，要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息。因此，传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。

无线传感器

无线传感器网络浅谈

王露瑶 16111206031 无线传感器网络浅谈摘要：随着人们对物理世界的建设与完善，对未知领域与空间的拓展，人们需要的信息来源、种类、数量不断增加，这对信息的获取方式提出了更好的要求。在人类历史发展的很长一段时间内，人是通过视觉、听觉、嗅觉等方式对物理世界的本能感知已远远不能满足信息时代的发展要求。传感器作为连接物理世界与电子世界的重要媒介，在信息化的过程中发挥了关键的作用，大大的提高了人类认识世界和改造世界的能力。如果说互联网构成了逻辑上的信息世界，改变了人与人之间的沟通方式，那么，无线传感网络就是将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起，改变人与自然界的交互方式。人们可以通过传感网络直接感知客观世界，从而极大地扩展现有网络的功能和人类认识世界的能力。关键词：传感器无线传感网络基本概念体系结构协议测评应用一、无线传感网络的概念无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。无线传感器网络就是由部署在监测

区域内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系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。二、无线传感网络的基本特点（1）节点的可移动性、通信的断接性。由于传感网络具有自组网和自动路由的特性，故其常常用于一些可以移动的领域，比如位于地面以下的矿井人员定位系统等。另一方面，可移动的特性、采集数据的间隔性等使得网络节点再通信时并不需要进行连续的数据传输（2）通信能力有限。传感器网络节点的通信带宽窄而且经常变化，通信覆盖范围只有几十到几百米。传感器之间的通信断接频繁，经常导致通信失败。此外传感器网络更多地受到高山、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，传感器可能会长时间脱离网络，离线工作。如何在有限通信能力的条件下高质量地完成感知信息的处理与传输，是设计传感器节点的重要问题。（3）电源能量有限。传感器的电源能量极其有限，网络中的传感器节点由于电源能量的原因经常失效或废弃。由于传感器网络中的节点数量大、分布范围广，采用电池供电的节点受到电源能量约束的问题比较严重。（4）计算能力有限。传感器网络中的智能传感器内部都具有嵌入式

无线传感器网络节点介绍

基于系统集成技术的节点类型和特点在节点的功能设计和实现方面，目前常用的节点均为采用分立元器件的系统集成技术。已出现的多种节点的设计和平台套件，在体系结构上有相似性，主要区别在于采用了不同的微处理器，如AVR系列和MSP430系列等；或者采用了不同的射频芯片或通信协议，比如采用自定义协议、802.11协议、ZigBee[1]协议、蓝牙协议以及UWB通信方式等。典型的节点包括Berkeley Motes [2，3], Sensoria WINS[4], MIT μAMPs [5], Intel iMote [6], Intel XScale nodes [7], CSRIO研究室的CSRIO节点[8]、Tmote [9]、ShockFish公司的TinyNode[10]、耶鲁大学的XYZ节点[11] 、smart-its BTNodes[12]等。国内也出现诸多研究开发平台套件，包括中科院计算所的EASI系列[13-14]，中科院软件所、清华大学、中科大、哈工大、大连海事大学等单位也都已经开发出了节点平台支持网络研究和应用开发。这些由不同公司以及研究机构研制的无线节点在硬件结构上基本相同，包括处理器单元、存储器单元、射频单元，扩展接口单元、传感器以及电源模块。其中，核心部分为处理器模块以及射频通信模块。处理器决定了节点的数据处理能力和运行速度等，射频通信模块决定了节点的工作频率和无线传输距离，它们的选型能在很大程度上影响节点的功能、整体能耗和工作寿命。目前问世的传感节点（负责通过传感器采集数据的节点）大多使用如下几种处理器：ATMEL公司AVR系列的ATMega128L处理器，TI公司生产的MSP430系列处理器，而汇聚节点（负责会聚数据的节点）则采用了功能强大的ARM处理器、8051内核处理器、ML67Q500x系列或PXA270处理器。这些处理器的性能综合比较见表1。表1、无线传感器网络节点中采用的处理器性能比较

无线传感器的定向扩散

无线传感器的定向扩散摘要：在处理器，内存，和无线电技术的发展，使传感节点小型化，更便宜，方便通信和计算。这些节点的网络协调，执行环境现象的分布式传感。在本文中，我们探索定向扩散模式这种协调。定向扩散是在所有数据中心沟通是命名的数据。在所有节点定向扩散基于网络的应用程序知道。这使扩散节约能源和实现路径选择经验好在网络（例如，数据汇总）的数据高速缓存和处理。我们了解和评估使用定向扩散一个简单的远程监视传感器网络的分析和实验。我们的评估表明，定向扩散可以实现显着的节能效果和可以超越理想化传统的计划（例如，无所不知组播）下调查的情景。索引项，数据汇总，数据中心的路由，分布式传感，网络处理，无线传感器网络第一章绪论在不久的将来，在处理器，内存和进步无线电技术将能够使小型和廉价的的节点无线通信和计算显著。“除了感知能力等设备将使分布式microsensing的一个活动的集合节点进行协调，以实现一个更大的检测任务可能。这种技术可以彻底改变信息收集在许多情况下，处理。大型，动态变化，强大的传感器网络，可以部署在荒凉的物理环境，如远程地理地区或有毒的城市地区。他们还将使低维护传感更良性的，但不容易获得，环境，如大型工业厂房和飞机内饰等。为了激励我们的研究，认为这是简化模型这种传感器网络将如何工作。人类的一个或多个运营商姿势，网络中的任何节点，问题的形式：“多少行人，你观察到的地理区域X？“或”是在什么方向，是该车辆的地区?移动呢？“这些传感器在指定的查询结果负责区域开始收集信息。一旦单个节点检测到行人或车辆的运动，他们可能会与邻近的节点来消除歧义位置行人或车辆的运动方向。其中的一个节点可能报告人为操作的结果。出于稳健性，缩放，和能源效率的要求，本文探讨一个新的数据传播范式这种传感器网络。这一范式，我们称之为1定向扩散，是数据中心。由传感器产生的数据节点的命名属性- 值对。一个节点请求数据命名的数据发送的利益。数据匹配的利益然后是“画”下朝着这个节点。中间节点可高速缓存，或转换数据，并可能直接根据先前的利益缓存数据第二节。使用这种通信范式，我们的例子中，可能会实现如下。人为操作的查询将转化为分散的利益（例如，广播，时地理路由）向地区X或Y节点一个节点接收到该地区的利益，它会激活及其传感器开始收集有关行人的信息。当传感器报告行人的存在，这个信息返回沿着反向路径的利益传播。中级节点可能会汇总数据，例如，更准确地查明结合报告从几个行人的位置传感器。定向扩散的一个重要特征是，兴趣和数据传播和聚集确定（邻居之间的消息交换的本地化相互作用在一些附近或节点）。定向扩散显著，从不同风格的IP确定终点节点通信和节点间通信的基础上分层年底结束内网提供的送货服务。在本文中，我们描述了定向扩散和说明的一个例子这种传感器查询传播和处理的范式。我们表明，通过定向扩散，可以实现强大的多路径交付，经验适应一小部分网络路径，并取得显着的节能效果中间节点聚合反应查询（第四部分）。我们还实施了几个小的定向扩散传感器平台;我们描述的实施设计和我们的经验，在第五在本文中，我们概述了定向扩散的范例，解释它的主要特点，并描述一个特殊的例子在一些细节一个跟踪车辆的定向扩散的范例传感器网络（第二部分），我们指定的地方性法规实现所需的利息和数据传播的行为，这样做，我们将展示如何定向扩散模式不同于传统的网络上

无线传感器网络节点定位技术

无级变速与自动变速简介无级变速系统(CVT--continuously variable transmission)。它的内部并没有传统变速箱的齿轮传动结构，而是以两个可改变直径的传动轮，中间套上传动带来传动。基本原理是将传动带两端绕在一个锥形带轮上，带轮的外径大小靠油压大小进行无级的变化。起步时，主动带轮直径变为最大直径，而被动带轮变为最小，实现较高的传动比。随着车速的增加和各个传感器信号的变化，电脑控制系统来断定控制两个带轮的控制油压，最终改变带轮直径的连续变化，从而在整个变速过程中达到无级变速。而锥形带轮之间的传动带，在过去的一段时间，由于材质的原因，所受的拉力有限，所能承受的扭矩有限，只能用在摩托车式小排量车上。近些年来，随着材料技术、加工工艺的不断提高，生产出特殊材料制造的刚制传动带和锥型带轮。彻底实现了大功率、大扭矩轿车的要求。 CVT最大的特点是无级控制输出的速比，在行驶中达到行云流水的感觉，从而没有了换档的感觉。乘员感觉不到换档冲击，动力衔接连贯。这样CVT在行驶时增加了舒适性，加速也会比自动变速器快。 CVT与传统变速器的区别大家经常都有看汽车杂志或者是汽车广告的宣传片，其中说到汽车参数的时候，会碰到一个术语－－CVT，普通人经常把自动档变速器和无级变速器(CVT)两个概念混为一谈。实际上这两种变速器工作原理完全不同。CVT结构比传统的变速器简单、体积更小，它既没有手动变速器的众多齿轮，也没有自动变速器复杂的行星齿轮组。旧款的CVT多用橡胶皮带制成，但它的缺点是受力有限，容易打滑因此只能用在一些摩托车和微型车上，由于制造工艺技术的改良，现在也应用于中型汽车了，在这方面比较领先的是奥迪和日产，以奥迪为例，厂方就针对传统的CVT在斜坡上容易后溜以及行驶中的橡皮筋现象进行了改良，在1999年底正式推出Multitronic，除了以油冷式多片离合器代替扭力转换器以减少动力流失以外，还有两方面底改进，包括采用金属片链和宽齿比的滑轮组。这条金属片链由1025块金属片和75对串针组成，最大可以承受300牛·米的峰值扭力，而传统的V型钢带只可承受200牛·米的扭力，真是一个天一个地。另外，Multitronic还有很宽地传动比，介于2.400到0.395之间，相对于传统的变速箱，甚至是手动变速箱，有较高的灵活性，令加速更加顺畅。而且，在增加和删除手动变速模式的时候，工作变得轻松简单得多，因为只需要更改电脑程序，即可更改齿轮的比例和半径，根本不需要大动刀枪来更换齿轮。所以，一款CVT变速箱可以和多台不同类型不同输出特性的引擎配合使用。 Multitronic的还有一项特点就是装置了扭力感应器，确保滑轮夹以适当的力量夹住金属片链，因为过大的夹力会抵消一部分动力，白白的浪费掉，而且也会加速

无线传感器网络的组成与发展前景

无线传感器网络的组成与发展前景【摘要】本文从无线传感器网络的定义出发，简单阐述无线传感器网络的组成和介绍无线网络的发展历史，用几个实例展示无线传感器网络的具体应用，最后展望了无线传感器网络的发展前景。【关键词】无线传感器网络应用未来展望随着相关学科的不断发展和进步，传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力，并通过与传感控制器的相联，组成了有信息综合和处理能力的传感器网络，这是第二代传感器网络。而从上世纪末开始，现场总线技术开始应用于传感器网络，人们用其组建智能化传感器网络，大量多功能传感器被运用，并使用无线技术连接，无线传感器网络逐渐形成。一、无线传感器网络通的组成与特点一个无线传感器网络通常包括三要素，即传感器、感知对象和观察者。传感器由电源、感知部件、嵌入式处理器、存储器、通信部件和软件等几个部分组成，这些部分相互协调，共同完成对外界信息的感知功能；感知对象是无线传感器网络的监测目标；观察者是无线传感器网络的用户，是传感信息的接收者和应用者。

传感器网络系统的节点具有自动组网的功能，节点间能够相互通信协调工作。多跳路由。节点受通信距离、功率控制或节能的限制，当节点无法与网关直接通信时，需要由其他节点转发完成数据的传输，因此网络数据传输路由是多跳的。动态网络拓扑。在某些特殊的应用中，无线传感器网络是移动的，传感器节点可能会因能量消耗完或其他故障而终止工作，这些因素都会使网络拓扑发生变化。节点资源有限。节点微型化要求和有限的能量导致了节点硬件资源的有限性。二、无线传感器网络的发展前景无线传感器网络虽未形成大规模的市场应用，但拥有十分广阔的前景，在军事、国防、环境监测、医疗卫生、建筑物监测等等许多领域都有重要的研究价值和巨大的实用价值，被誉为对十一世纪产生巨大影响力的技术之一。（一）军事应用同很多高科技技术一样，，无线传感器网络的产生也是源于网络在军事应上的需求，无线传感器网络本身的概念更贴近其在军事上的应用。无线传感器网络在战场上的应用主要是信息搜集、跟踪敌人、战场监测、目标分类。无线传感器网络由低成本、低功耗的密集型节点构成，拥有自组织性和相当的容错能力，即使部分节点遭到恶意破坏，也不会导致整个系统的崩溃，正是这一点保证了无线传

无线传感器网络节点硬件

1 系统结构概述本文设计的WSN硬件平台，由若干传感器节点，具有无线接收功能的汇聚节点，以及一台PC机组成。根据无线传感器网络的应用需求以及功能要求，节点的设计主要包括如下几个基本部分：传感器单元、处理器单元、A/D单元、射频单元、供电单元以及扩展接口单元。节点的硬件体系结构框架如图1-1 所示。图1-1 传感器单元负责对所关心的物理量进行测量并采集数据，提供给处理器单元进行处理；处理器单元负责数据处理及控制整个节点的正常工作；射频天线单元负责与其他节点进行无线通信，交换控制信息和相关数据；供电单元负责为节点提供运行所需的能量；扩展接口可以实现节点平台的功能拓展，以适应不同的应用需求。 2 节点核心模块设计： 2-1电源模块设计：电源是设计中的关键部分，电源稳定工作是整个节点正常工作的保证，设计合理的电源电路至关重要。节点包含模拟器件和数字器件，模拟器件的抗干扰能力较差，且数字器件常常为模拟器件的噪声源，故为了图2-1-1 提高电路的抗干扰能力，模拟器件接模拟地并采用数字地与模拟地单点共地。电源可选用电池或干电池，电源芯片可选用XC6209、XC6221系列的LDO电源芯片，分别提供3.3V和1.8V的数字与模拟电压，电路如图2-1-1所示。 2-2传感器模块设计：温度传感器设计：本设计采用 LM75DM-33R2串行可编程温度传感器，这种传感器在环境温度超出用户变成设置时通知主控制器。滞后也是可以编程解决。它采用2线总线方式，允许读入当前温度，并可配置器件。它是数字型温度传感器，直接从

寄存器读出温度参数，并可实现编程设置INT/CMPTR输出极性。图2-2-1是其功能图，因为设计中只是简单的监测环境的温度，故只需一片 LM75，所以地址线A0、A1、A2置地，INT/CMPTR悬空，设计的接口电路如图2-2-2所示。图2-2-1 图2-2-2 因为cc2431本身带有A/D模块，也可采用温度传感器AD590测量温度，其接口电路如图2-2-3。

无线传感器研究背景目的意义及现状与发展趋势讲课讲稿

无线传感器研究背景目的意义及现状与发展趋势 1 研究背景随着无线技术的快速发展和日趋成熟，无线通信也发展到一定的阶段，其发展的技术越来越成熟，方向也越来越多，越来越重要，大量的应用方案开始采用无线技术进行数据采集和通信。微机电系统和低功耗高集成数字设备的发展，使得低成本、低功耗、小体积的传感器节点得以实现。这样的节点配合各类型的传感器，可组成无线传感器网络（WSN）。无线传感网络是一种开创了新的应用领域的新兴概念和技术。广泛应用于战场监视、大规模环境监测和大区域内的目标追踪等领域。传感技术、传感网络已经被认定为最重要的研究之一。因为无线传感器网络节点一般采用电池供电，工作环境通常比较恶劣，而且数量大、更换非常困难，所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一，因此，它迫切需要对传统的嵌入式应用开发进行更新和改进，需要精心设计的软硬件系统，以使其可靠而耐用。 2003年,美国《技术评论》杂志论述未来新兴十大技术时,WSN被列为第一;美国《今日防务》杂志更认为WSN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革。可以预测,WSN是信息感知和采集的一场革命,是21世纪最重要的技术之一[2]。低功耗无线传感模块，便是组成无线传感网络的节点。此方面的研究由来已久，是计算机应用的扩展，采用了大规模集成电路和嵌入式技术，使用智能微处理器对采集到的信息进行处理和加工。现已广泛应用于社会建设的各个层面和人们的日常生活当中。但过去的研究有的只考虑低功耗而性能不高，有的性能高但是功耗太大。因此，在无线传感技术应用如此广泛的今天，在保证无线传感模块性能的同时又能实现其低功耗具有一定的理论和现实意义。 2 研究目的及意义 2.1 研究目的当前对于无线传感技术的研究仍然处在一个高速发展的阶段，低功耗就是其发展方向之一，而低功耗与高性能的结合实现还不完全。因此，为了更好的实现无线传感模块的功能，增加模块的可靠性和使用寿命，通过对无线传感节点的硬件功耗的分析，确定无线传感模块各单元的基本功率消耗，并进行相应比较，确定需重点降耗的单元，在此基础上结合当前对低功耗无线传感模块的研究，通过对比分析选择合适的芯片完成对低功耗无线传输模块的自主设计和制作。并辅助软件开发人员完成各子模块的驱动编写，实现低功耗无线传感模块的整体通信功能。

浅谈无线传感网络和目前面临的困难

浅谈无线传感网络和目前面临的困难随着半导体技术、微系统技术、计算机技术和无线通信等技术的飞速发展，使传感器在微小体积内能够集信息采集、数据处理和无线通信等功能于一体，推动了低功耗多功能传感器应用的快速成长。无线传感网络(wirelesssensornetwork，WSN)就是由大量部署在监测区域内的这类传感器节点组成，通过无线通信的方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，能协作的感知、采集和处理网络覆盖区域的监测信息，并发送给观察者。它作为全球未来十大技术之一，正越来越受到人们的重视。它在军事、医疗、家用、环境监测等多个领域均有广阔的应用市场。无线传感网络是由部署在监测区内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系统，其目的楚协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信怠，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。无线传感网络的传感器可以由许多种不同类型构成，如：震动的，低取样率电磁的，热力的，可视的，声学的和雷达等，能监视大范围外界条件。如：温度，湿度，车辆移动，光条件，艇力，污染，噪声，某一对象出现或消失，机械力，当前对象属性等。能够，。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、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车问和仓库管理，以及机场、大型工业园区的安全监测等领域。传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。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。无线传感网络面临的困难管无线传感网络应用前景广阔，就现有的技术发展水平来说，让无线传感网络大量投入正常运行并达到预期目标还面临饕许多困难，需要许多关键技术的解决：传感器节点的工艺和产品成本问题无线传感网络中的节点一般为电池供电，有效电量非常有限，丽且由于应用环境与节点数景关系，电池更换是不可能的。但是无线传感网络的生存时间却要求长达数胃甚至数年，一旦传感节点能量用尽，只能采取放弃或替代。因此能否节约电池能量成为无线传感网络软硬件设计中的关键问题之一。现代传感嚣技术从单一的物性型进入以微电子和微机械集成技术为主导的发展阶段。集成工艺的发展，将微传感器、微驱动器、微执行器以及信号处理器和电路、接口、通讯和电源等组成一体化系统。美国制造了在2cm~0.15cm的体积内，由3个陀螺和3个加速度计组成的微型惯性导航系统。该系统的质量为距，体积只有小型惯性导航系统的0.1％。智能化尘粒传感器已达到舯级，国内在制造工艺方西还有欠缺。虽然节点微型化使各部件能耗降低，研究机构对电池的改进使传感网络生命期得翻延长。但仍存在低电压或节点执行某项操作所需尖端电流不够而影响传感网络功能的有效性。”。这也是弱前值碍关注的方强。网络的组织和管理在传感器黼络应用中，通常传感器节点被放鬣在没有基础结构的造方。传感器节点的位置不能预先设定，节点间的邻居关系预先也不知道，如通过飞机播撤大量传肄器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织和自管理的能力。网络组织和管理的焦点是如何在能量有效的前提下，通过自行检测自

无线传感器网络复习总结

复习题型：共计38～39题，计算题较少，原理题很多（1）选择题15’ （2）填空题10’ （3）名词解释3’x5 （4）作图题10’x1 （5）问答题20’x1（根据原理应用自主进行选择作答）第1章 1.P3 图1.1无线网络的分类 2.无线传感器的定义P3 无线传感器网络(WSN)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，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户。无线传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户；无线传感器网络的基本功能：协作式的感知、采集、处理和发布感知信息。

3.P4 图1.2现代信息技术与无线传感器网络之间的关系无线传感器网络三个功能：数据采集、处理和传输；对应的现代信息科技的三大基础技术：传感器技术、计算机技术和通信技术；对应的构成了信息系统的“感管”、“大脑”和“神经”。 4.P5P6 ★图1.3无线传感器网络的宏观架构传感器网络网关原理是什么？

无线传感器通常包括传感器节点（sensor node），汇聚节点（sink node）和管理节点（manager node）。汇聚节点有时也称网关节点、信宿节点。传感器节点见后2要点介绍。 Sink node：网关节点通过无线方式接收各传感器节点的数据并以互联网、移动通信网等有线的或无线的方式将数据传送给最终用户计算机。网关汇聚节点只需要具有处理器模块和射频模块、通过无线方式接收探测终端发送来的数据信息，再传输给有线网络的PC或服务器。汇聚节点通常具有较强的处理能力、存储能力和通信能力，它既可以是一个具有足够能量供给和更多内存资源与计算能力的增强型传感器节点，也可以是一个带有无线通信接口的特殊网关设备。汇聚节点连接传感器网络和外部网络。通过协议转换实现管理节点与传感器网络之间的通信，把收集到的数据信息转发到外部网络上，同时发布管理节点提交的任务。 5.传感器网络节点的组成P5 图1.4传感器网络节点的功能模块组成传感器网络节点由哪些模块组成？－－－作图、简答传感器模块负责探测目标的物理特征和现象，计算机模块负责处理数据和系统管理，存储模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发布和接受，电源模块负责节点供电，节点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。 6.传感器网络的协议分层P5 1.5传感器网络的协议分层每一层的作用是什么？－－－作图、简单

自获取能量的水质监测无线传感器网络高速网关节点装置

自获取能量的水质监测无线传感器网络高速网关节点装置说明书摘要本实用新型公开了特大面积水质监测无线传感器网络网关节点装置，它由通信模块1，处理器模块2，远程数据获取模块3，电源模块4组成。通过GPRS与Internet连接，实现低成本，高可靠性的水质监控。本实用新型的网关节点，传输速度快，抗干扰能力强，且能高效获取和存储能量，实现无线传感器网络网关节点长寿命工作。权利要求书 1．一种特大面积水质监测的无线传感器网络的网关节点由通信模块1，处理器模块2，远程数据获取模块3与电源模块4组成，且通过GPRS与Internet连接，实现低成本，高可靠性的特大面积水质监控。 2．处理器模块2，选用AT91RM9200芯片，并移植Linux操作系统，实现网关节点高速传输，且抗干扰能力强。 3．本实用新型，以太阳能光伏电池为主能源向网关节点供电，同时向锂电池充电；以微型风力发电机作为辅助能源，向超级电容器充电，当超级电容器两端电压达到高阈值电压时开始作为主能源向网关节点供电，并快速向锂电池充电。说明书自获取能量水质监测无线传感器网络高速网关节点装置。技术领域本实用新型应用于江河、湖泊与水库等特大面积水产养殖水质监测无线传感器网关节点装置。背景技术在特大面积水产养殖的水质监测中，由于要同时且实时监测七个水质参数，当监测点布置的无线传感器节点数目达到一定数量时，必须提高网关节点的传输速度，增强网关节点的可靠性与抗干扰能力。实用新型内容本实用新型的无线传感器网络网关节点装置，通过下述技术方案予以实现。由通信模块1接收水质监测无线传感器网络节点传输来的水质参数数据，该模块主要由CC 2430射频收发模块为主组成，CC2430内嵌入固化的ZigBee协议，将接收到的数据送入处理器模块2，处理器选用ARM9，处理器应用Linux 操作系统，处理器驱动远程数据获取模块3主要由GPRS芯片等构成，实现与Internet网联接。电源模块4负责供给各组成模块的电源，保证其正常工作，该模块由太阳能光伏电池和风能发电机组成的双生能器件以及由锂电池和超级电容器组成的双储能器件，电源模块除保证网关节点正常工作外，还高效、合理将

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

无线传感器网络知识点归纳

一、无线传感器网络的概述 1、无线传感器网络定义，无线传感器网络三要素，无线传感器网络的任务，无线传感器网络的体系结构示意图，组成部分（P1-2）定义：无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）是由部署在监测区域内大量的成本很低、微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一种多跳自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息，并发送给观察者或者用户另一种定义：无线传感器网络(WSN)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，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户三要素：传感器，感知对象和观察者任务：利用传感器节点来监测节点周围的环境，收集相关的数据，然后通过无线收发装置采用多跳路由的方式将数据发送给汇聚节点，再通过汇聚节点将数据传送到用户端，从而达到对目标区域的监测体系结构示意图：组成部分：传感器节点、汇聚节点、网关节点和基站 2、无线传感器网络的特点（P2-4）（1）大规模性且具有自适应性（2）无中心和自组织（3）网络动态性强（4）以数据为中心的网络（5）应用相关性 3、无线传感器网络节点的硬件组成结构（P4-6）无线传感器节点的硬件部分一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块4部分组成。

4、常见的无线传感器节点产品，几种Crossbow公司的Mica系列节点（Mica2、 Telosb）的硬件组成（P6） 5、无线传感器网络的协议栈体系结构（P7） 1.各层协议的功能应用层：主要任务是获取数据并进行初步处理，包括一系列基于监测任务的应用层软件传输层：负责数据流的传输控制网络层：主要负责路由生成与路由选择数据链路层：负责数据成帧，帧检测，媒体访问和差错控制物理层：实现信道的选择、无线信号的监测、信号的发送与接收等功能 2.管理平台的功能（1）能量管理平台管理传感器节点如何使用能源。（2）移动管理平台检测并注册传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使得传感器节点能够动态跟踪邻居的位置。（3）任务管理平台在一个给定的区域内平衡和调度监测任务。 6、无线传感器网络的应用领域（P8-9）（1）军事应用（2）智能农业和环境监测（3）医疗健康（4）紧急和临时场合（5）家庭应用（6）空间探索

无线传感器网络试题库附答案

无线传感器网络试题库附答案《无线传感器网络》一、填空题（每题4分，共计60分） 1.传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2.传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息3、 3.无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4.无线通信物理层的主要技术包括：介质选择、频段选取、调制技术、扩频技术 5.扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带线性调频扩频 6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7.无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 8.无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术

9.IEEE标准主要包括：物理层。介质访问控制层 10.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 11.数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 12.无线传感器网络可以选择的频段有：_800MHz___915M__、、___5GHz 13.传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14.传感器网络的安全问题：(1)机密性问题。(2)点到点的消息认证问题。(3)完整性鉴别问题。 15.规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为28s a)、点协调功能帧间间隔PIFS长度是SIFS加一个时隙(slot)长度，即78s b)分布协调功能帧间间隔DIFS，DIFS长度=PIFS+1个时隙长度，DIFS的长度为128 s 16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 17.网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容

工业用高温无线传感器节点的设计

传感器与微系统(Transducer and M icr osyste m Technol ogies) 2009年第28卷第4期工业用高温无线传感器节点的设计吴志诚,程昔恩 (景德镇陶瓷学院信息工程学院,江西景德镇333403) 摘　要:提出一种可用于工业中对高温环境下进行测温的的无线传感器网络(W S N s)节点的设计方案,该节点可通过补偿电路自由更换不同的温度探头,从而获得更准确的高温测量值。阐述了节点系统的硬件和软件实现,并介绍了该节点方案在现代陶瓷工业中的应用,实验证明了设计方案的可行性。关键词:无线传感器网络;传感器;工业环境;节点中图分类号:TP212.9 文献标识码:B 文章编号:1000-9787(2009)04-0096-03 D esi gn of W SNs node for i n dustry’s h i gh te m pera ture m ea sure m en t WU Zhi2cheng,CHE NG Xi2en (College of I nfor ma ti on Engneer i n g,J i n gdezhen Ceram i c I n stitute,J i n gdezhen333403,Ch i n a) Abstract:A novel design sche me of wireless sens or net w orks node for high temperature measure ment in industry envir on ment is p resented.The hard ware and s oft w are i m p lementati on of node is intr oduced in detail and the app licati on of the sche me in modern cera m ic industry is intr oduced and the technical feasibility of the design is verified. Key words:wireless sens or net w orks(W S N s);sens or;industry envir on ment;node 0　引　言无线传感器网络(wireless sens or net w orks,W S N s)是一种以自组织法构成的多跳中继的分级结构网络[1]。在网络中随机分布的具有感知和路由功能的W S N s节点借助内置的多种多样的传感器测量所在周边环境中的各种信号,从而探测众多有意义的物理现象。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术或无线网络技术[2],主要适合于承载数据流量较小的业务。在现代工业中,很多场合需要测量温度,并根据测量的温度对整个系统进行反馈控制,如测量各种工业窑炉温度,常用的温度传感器——热敏电阻器和热电偶。在各种工业窑炉上,当前测温系统主要是直接观测读数;或者在工业窑炉表面布置线路实现自动控制。在其工作环境中常常会因线路受损导致智能控制系统的测温失败。本文设计了一种可对工业窑炉内温度监测的W S N s节点,并详细介绍了节点系统的硬件和软件系统的设计方案。 1　W S N s测温节点的体系结构 W S N s节点是网络的基本单元,节点的稳定运行是整个网络可靠性的重要保障。在不同应用中,传感器网络节收稿日期:2008-10-17点的组成不尽相同,但一般都由数据采集、数据处理、数据传输和电源与电源管理4个部分[3]组成,数据采集模块(DAU)主要负责物理信息的采集并将其信号转换为电信号送给微控制器,有的还要把模拟信号转换成数字信号再输出;处理器模块(P U)需要接收DAU信号或数据进行相应的处理;数据传输模块(DT U)负责发送数据,即通信的物理实现,有的也同时能接收数据;电源模块则为系统的工作提供稳定可靠的能源。 2　W S N s测温节点的硬件系统设计在现代工业窑炉中,为了充分利用热量,提高系统的能效比,需要对系统热量进行多方面的利用,越是充分的利用,越是将窑炉系统分成了越多的不同温度带,有超高温的燃烧带,有高温的热气带,还有较低温度的预热带等。而不同材料制成的温度传感器有不同的灵敏范围[4],如,在低温段采用热敏电阻器测量,高温段采用热电偶测量,将提高测温精度。W S N s的硬件节点如图1所示。串口通信模块是协调节点特有的,协调节点通过串口通信模块将采集的数据传输给监控主机。 2.1　数据采集单元节点的数据采集部分可以根据实际需要和被检测信号 69