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1、44安阳师范学院学报2009年无线传感器网络及其应用刘永顺(安阳师范学院电气电子信息工程系,河南安阳455000)[摘要]介绍了无线传感器网络的系统结构、节点结构和特点,阐述了无线传感器网络的应用前景。[关键词]无线;传感器;网络;节点;应用[中图分类号]TP212.9[文献标识码]A[文章编号]167125330(2009)0220044203随着传感器、计算机、无线通信、集成电路、微协作地感知、采集和处理网络覆盖区域里感知对机电系统(MEMS,Micro-Electron-Mechanical象的信息,并发送给观察者。由于微型传
2、感器的Systems)以及纳米等技术和生产工艺的飞速发展体积小、重量轻,有的已经缩小到了沙粒般大小,和日益成熟,低成本、低功耗、多功能的集成微型甚至可以像灰尘一样在空气中浮动,因此,人们又传感器的大量生产成为可能。这些微型集成传感称无线传感器网络为“智能微尘(SmartDust)”。器在微小的体积内集成了传感器、微处理器、双向将来,无线传感器网络会像灰尘一样散布在人类无线通信模块和供电模块等多种电路。把大量的周围,相互定位,实时感知物理世界的变化,并根多种廉价微型传感器节点部署在监测区域内,利据人的反应做出改变和控制。用软件通过无线
3、电通信方式形成的一个多跳的具1无线传感器网络的系统结构有动态拓扑结构的自组织网络系统就是无线传感无线传感器网络系统结构如图1所示。器网络(WSN,WirelessSensorNetworks),其目的是图1无线传感器网络系统结构图无线传感器网络系统通常包括传感器节点、由到汇聚节点,最后通过互联网或卫星到达任务汇聚节点和任务管理节点3大部分。大量传感器管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行节点随机部署在监测区域内部或附近,能够通过配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据。自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿2传感器节点的结构
4、着其它传感器节点逐跳地进行传输,在传输过程传感器节点的结构如图2所示。中监测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路[收稿日期]2008206206[作者简介]刘永顺(1965—),男,河南安阳市人,副教授,主要从事信号检测技术教学和研究。第2期刘永顺:无线传感器网络及其应用45图2传感器节点的结构图传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线成的网络节点,可以用于监控温度、湿度、压力、土通信模块和电源模块四部分组成。传感器模块用壤构成、噪声、机械应力等多种量。它在军事、农于采集监测区域内的信息,并将其转换为数字信业及环境、工业、医疗、空间
5、探索、家庭、土木工程、号,它由传感器和模/数转换器组成;处理器模块跟踪及物流管理等领域有广阔的应用前景。负责控制和协调传感器节点各部分的操作,存储(1)军事应用。在军事领域,通过飞机撤播、和处理自身采集的数据以及其它节点发来的数特种炮弹发射等手段,可以将大量便宜的无线传据,它由嵌入式系统构成,包括处理器、存储器等;感器密集地撤布于人员不便于到达的观察区域无线通信模块负责与其它传感器节点进行无线通内,收集到有用的微观数据。另外,在一部分传感信,交换控制信息和收发采集数据;电源模块为传器因为遭破坏等原因失效时,无线传感网络作为感器节点提
6、供运行所需的能量,通常采用微型电整体仍能完成观察任务。无线传感器网络现已成池。为美国网络中心战体系中面向武器装备的网络系此外,传感器节点还可以包括其它辅助单元,统,是其C4ISRT(command,control,communication,如移动系统、定位系统等。computing,intelligence,surveillance,reconnaissanceandtargeting)的重要组成部分。该系统的目标是3无线传感器网络的特点利用先进的高科技技术,为未来的现代化战争设目前常见的无线网络包括移动通信网、无线计一个集命令、
7、控制、通信、计算、智能、监视、侦察局域网、蓝牙网络等,与这些网络相比,无线传感和定位于一体的战场指挥系统,因此受到了军事器网络具有以下特点:发达国家的普遍重视。无线传感器网络非常适合(1)计算能力、存储空间、能耗、能量供应有应用于恶劣的战场环境中,包括监控两军兵力、装限。备和物资,监视冲突区,侦察敌方地形和布防,定(2)自组织。网络的布设和展开无需依赖于位导航,评估战果,侦察和探测核、生物和化学攻任何预设的网络设施。击。(3)多跳路由。网络中节点通信距离有限,一(2)农业及环境应用。无线传感器网络的农般在百米范围内,节点只能与它相邻
8、的节点直接业及环境应用包括:对影响农作物的环境条件的通信。如果希望与其射频覆盖范围之外的节点进监控(精细农业监控),对鸟类、昆虫等小动物运动行通信,则需要通过中间节点进行路由。进行追踪,海洋、土壤、大气成分探测,森林防火监(4)动态拓
