物联网课件 (3)new

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1、第3章传感器技术传感器作为信息获取的重要手段，与通信技术和计算机技术共同构成信息技术的三大支柱。本章将介绍传感器的发展与应用以及软硬件平台。内容提要内容回顾•第2章介绍了常见的自动识别方法和技术，重点介绍了RFID技术•IC卡系统构成，一维和二维条形码•RFID的概念和系统组成，标签的存储方式、分类以及常用频率•RFID标签防冲突方法（基于ALOHA协议/基于二进制树协议）•本章重点介绍传感器技术，涉及传感器的基本概念和典型应用，以及常用的硬件平台和操作系统等内容。本章内容3.1传感器概述3.2传感器技术发展史3.3典型应用3.4设

2、计需求3.5硬件平台3.6操作系统究竟什么是传感器？传感器有哪些部分组成呢？3.1传感器概述•定义我国国家标准（GB7665‐2005）对传感器的定义是：“能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置”。•传统传感器的局限性网络化、智能化的程度十分有限，缺少有效的数据处理与信息共享能力•现代传感器特点：微型化、智能化和网络化典型代表：无线传感节点无线传感节点无线传感节点的组成：电池、传感器、微处理器、无线通信芯片；相比于传统传感器，无线传感节点不仅包括传感器部件（左上图），还集成了微型处理器和无线通信芯片等，能够对感知

3、信息进行分析处理和网络传输。传感器微处理器无线通信芯片电池本章内容3.1传感器概述3.2传感器技术发展史3.3典型应用3.4设计需求3.5硬件平台3.6操作系统传感器发展的两条主线是什么？制约因素又有哪些？3.2传感器技术发展史：两条主线1996年，LWIM团队将多种传感器、控制和通信芯片集成在一个加州洛杉矶分校LWIN项目设备上，开发了LWIM节点对无线低功耗无线传感节点传感器1998年，LWIM团队和Rockwell科的研究学中心合作开发了WINS节点始于20世纪901999年，该校发布了WeC节点年代加州伯克莱分校SmartD

4、ust项目微型化传感器节点之后，该校又发布了一系列节点，包括Mica、Mica2、Mica2Dot，MicaZ3.2传感器技术发展史：缓慢提升的性能计算机硬件的发展通常遵循摩尔定律：集成电路上可容纳的晶体管数量，约每隔18个月增加一倍，性能也将提升一倍。无线传感器节点的发展并没有像摩尔定律预测的速度发展！硬摩尔定律件预测的曲线能力传感器节点发展曲线2004时间制约传感器性能提升的因素？功耗的制约：无线传感节点一般被部署在野外，不能通过有线供电。其硬件设计必须以节能为重要设计目标。价格的制约：无线传感节点一般需要大量组网，以完成特定的

5、功能。其硬件设计必须以廉价为重要设计目标。体积的制约：无线传感节点一般需要容易携带，易于部署。其硬件设计必须以微型化为重要设计目标。本章内容3.1传感器概述3.2传感器技术发展史3.3典型应用3.4设计需求3.5硬件平台3.6操作系统虽然传感器性能有限，但仍然得到广泛应用。军事监测中的传感器：VigilNetVigilNet是由美国弗吉尼亚大学研制应用特点的用于军事监测的无线传感系统，该系统由XSM，Mica2和Mica2Dot节•节点自主成网、多跳传输点构成，其规模最大达200个节点；节点通过电池供电，铺设在道路旁•节点通过电池供

6、电，通过软件节边，用于检测与收集移动目标的情况。能机制延长网络的生命周期•节点智能感知、协同工作，向上提供预警的功能智能楼宇中的传感器：LoCal每年美国用电报告显示至少有30%应用特点的电量是浪费的。这些电能浪费在何处？其中哪些是可以节省的？•传感器能实现空间和时间上的细由美国加州大学伯克利分校大学发起的LoCal项目试图通过在智能楼宇粒度感知，可实时跟踪到单个电器中部署无线传感器网络来解决这些问题。•传感器能实现“多功能”的感知，能推测用户的行为•传感器能够互联互通，通过大量连续的数据则有助于分析得出更多有用的信息医疗监控中的传

7、感器：Mercury传感器的另一个重要应用是医疗监应用特点控，哈佛大学研究组改进了传统传•传感器的设计十分人性化感器，使得其外形更小，适合穿戴在身上•传感器具有高精度的感知能力，医用的数据需要较高的采样精度供医生分析诊断•传感器能连续长期地采集数据•传感器使用无线通信方式，其数据传输是机会性的本章内容3.1传感器概述3.2传感器技术发展史3.3典型应用3.4设计需求3.5硬件平台3.6操作系统不同的应用场景对传感器软硬件提出独特的设计需求大规模长时间部署传感器的设计需求低成本与微型化•低成本的节点才能被大规模部署，微型化的节点才能使

8、部署更加容易•节点的软件设计也需要满足微型化的需求。例如TelosB节点的内存大小只有4KB，程序存储的空间只有10KB。因此，节点程序的设计必须节约计算资源，避免超出节点的硬件能力大规模长时间部署传感器的设计需求低功耗•在硬件设计上