无线传感器网络的发展

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1、无线传感器网络的发展绪论1.1引言无线传感器网络(WSN}WirelessSensorNetwork)是由多个节点组成的面向任务的无线网络，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多种领域技术，通过各类微型传感器对目标信息进行实时监测，由嵌入式计算资源对信息进行处理，并通过无线通信网络将信息传送至远程用户。这一技术具有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和实用价值。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

2、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的观点(原文:Thewirelesssensornetworkisarisingnextgenerationnetwork.Theemergenceanddevelopmentofwirelesssensornetworktechnologiesareoverviewedo)。2003年，美国《技术评论》杂志论述“十种新兴技术将改变世界”时，无线传感器网络被列为第一项新兴技术。同年，美国《商业周刊》未来技术专版，论述四大新技术时，无线传感器网络也列入其中。美国《今日防务》杂志更认为无线传

3、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革。1.2背景及主要内容无线传感器网络具有广阔的应用前景，已经引起了许多国家军事界、学术界和工业界的高度重视，并成为进入2000年以来公认的新兴前沿热点研究领域。传感器网络在基础理论和工程技术两个层面都提出了大量的挑战性研究课题。201.2.1背景本文结合合肥市科研计划项目“矿井机车运输安全保障与监控系统”和合肥工业大学2005-2006学年学生创新基金资助项目(项目编号:XS05006)进行选题。介绍了无线传感器网络在国内外的研究现状，从体系结构的角度阐述了无线传感器网络的关键技术，给出了无线传感器网络的设计步骤，结合具

4、体课题的研究提出了一个无线传感器网络及其网络节点的设计方案，并通过应用实例进行了验证。1.2.2主要内容(1)嵌入式实时监控系统的原理和架构研究由于WSN的节点是典型的嵌入式实时监控系统，通过对无线通信节点的研发，深入地研究嵌入式实时测控系统的原理和实现架构研究并进行了测控系统的误差分析，可靠性方面的研究。(2)无线通信技术的研究与应用由于无线自组织网络的性能要求，各个节点之间必需采用可靠性高，组网能力强的无线通信方式。在比较了多种无线通信技术之后，项目组认为IEEE802.15.4/ZigBee协议充分考虑了WSN应用的需求，是一种适合的无线通信协议;主要适合于自动控制和远程控制领域，

5、可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。(3)嵌入式系统的自组网协议的研究WSN的网络结构是组织无线传感器的成网技术，有多种形态和方式。WSN的集中式结构类似移动通信的蜂窝结构，集中管理;WSN的分布式结构，类似AdHoc网络结构，可自组织网络接入连接，分布管理;WSN的网状式结构，类似Mesh网络结构，网状分布连接和管理。典型的WSN中无线传感器节点经过多跳转发，通过网关接入网络，在网络的任务管理节点对传感信息进行管理、分类、处理，再把传感信息送给应用用户使用。研究和开发有效的实用的WSN结构，为构建WSN奠定技术基础，是十分重要的。1.3报告结构本文在分析嵌入式系统以及WSN的基础

6、上，详细阐述了WSN实验网络设计和实现，并对系统设计中的关键问题进行了深入的分析与研究。论文的章节内容安排如下:第一章为绪论，主要介绍了WSN的定义和应用以及论文背景与文章的组织结构。20第二章介绍了无线传感器网络在国内外的研究现状及其关键技术，主要包括:起源、发展、原理和特点，比较说明了WSN与AdHoc网络的区别，还着重针对WSN的体系结构进行了论证。第二章无线传感器网络在内国内外的发展及其关键技术简单地说，无线传感器网络就是由许多集传感与驱动控制能力、计算能力、通信能力于一身的资源受限(指计算、存储和能源方面的限制)的嵌入式节点[l]通过无线方式互连起来的网络。无线传感器网络涉及传

7、感器技术、嵌入式计算技术、通信技术和半导体与微机电系统制造技术，并且强调资源受限制;因此，相对其它的集成系统有更多的难题。本章介绍了无线传感器网络的起源、发展，分析了其结构和特征，将无线传感器网络与AdHoc网络进行了比较，从研究无线传感器网络的体系机构入手分析了无线传感器网络的关键技术。2.1无线传感器网络概述无线传感器网络是指在特定应用环境中布置的传感器节点以无线通信方式组织成网络，传感器节点完成指定的数据采集工作，节点通过无线