《无线传感器网络》PPT课件

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1、无线传感器网络的原理应用与发展前景建环0802张晴U200815284一、无线传感器网络简介一、无线传感器网络简介无线传感器网络是一种特殊的Ad-hoc网络，可应用于布线和电源供给困难的区域、人员不能到达的区域(如受到污染、环境不能被破坏或敌对区域)和一些临时场合(如发生自然灾害时，固定通信网络被破坏)等。它不需要固定网络支持，具有快速展开，抗毁性强等特点，可广泛应用于军事、工业、交通、环保等领域，引起了人们广泛关注。一、无线传感器网络简介无线传感器网络典型工作方式如下：使用飞行器将大量传感器节点(数量从几百到几千个)抛撒到感兴趣区域，节点通过自组织快速形成一个无线网络。节点既是信息的采集

2、和发出者，也充当信息的路由者，采集的数据通过多跳路由到达网关。网关(一些文献也称为Sinknode)是一个特殊的节点，可以通过Internet、移动通信网络、卫星等与监控中心通信。也可以利用无人机飞越网络上空，通过网关采集数据。一、无线传感器网络简介目前无线传感器网络尚处于研究阶段，为了加快其实用化进程，国外建设了很多演示系统，相关的理论研究成果也很多。近年来，国内一些科研院所和高校也开展了无线传感器网络理论和应用的研究，从可以获得的文献资料来看，基本处于起步阶段。二、线传感器网络体系结构二、无线传感器网络体系结构无线传感器网络典型的体系结构如图1所示：二、无线传感器网络体系结构节点具有传

3、感、信号处理和无线通信功能，它们既是信息包的发起者，也是信息包的转发者。通过网络自组织和多跳路由，将数据向网关发送。网关可以使用多种方式与外部网络通信，如Internet、卫星或移动通信网络等等，大规模的应用可能使用多个网关。二、无线传感器网络体系结构节点由于受到体积、价格和电源供给等因素的限制，通信距离较短，只能与自己通信范围内的邻居交换数据。要访问通信范围以外的节点，必须使用多跳路由。为了保证网络内大多数节点都可以与网关建立无线链路，节点的分布要相当的密集。二、无线传感器网络体系结构节点的典型硬件结构如图2所示，主要包括电池及电源管理电路、传感器、信号调理电路、AD转换器件、存储器、微

4、处理器和射频模块等。二、无线传感器网络体系结构节点采用电池供电，一旦电源耗尽，节点就失去了工作能力。为了虽大限度的节约电源，在硬件设计方面，要尽量采用低功耗器件，在没有通信任务的时候，切断射频部分电源；在软件设计方面，各层通信协议都应该以节能为中心，必要时可以牺牲其他的一些网络性能指标，以获得更高的电源效率。三、无线传感器网络的应用领域三、无线传感器网络的应用领域军事应用环境科学医疗健康空间探索其他商业应用应用领域无线传感器网络的应用领域：军事应用在军事领域，传感器网络将会成为C4ISRT(command，control，communication，computing，intelligen

5、ce，surveillance，reconnaissanceandtargeting)系统不可或缺的一部分。C4ISRT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，

6、侦察和探测核、生物和化学攻击。无线传感器网络的应用领域：军事应用在战场，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。无线传感器网络的应用领域：军事应用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

7、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。无线传感器网络的应用领域：环境科学随着人们对于环境的日益关注，环境科学所涉及的范围越来越广泛。通过传统方式采集原始数据是一件困难的工作。传感器网络为野外随机性的研究数据获取提供了方便，比如,跟踪候鸟和昆虫的迁移，研究环境变化对农作物的影响，监测海洋、大气和土壤的成分等。ALERT系统中就有数种传感器来监测降