无线传感器系统的设计【文献综述】

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1、毕业论文文献综述电气工程及自动化传感器研究综述摘要：文章对传感器做了较为全面的介绍。概括了传感器的背景知识，定义，应用以及较为详细的分类情况。然后对传感器的分类以及发展的走势进行了展望。关键词：传感器；传感器网络；传感器节点；无线传感器网络的应用。1.引言随着微机电系统的迅速发展，片上系统SoC(SystemonChip)得以实现，一块小小的芯片就可以传递逻辑指令，感知现实世界，甚至于作出反应。无线传感器网络WSN(WirelessSensorNetwork)，这个由大量具有片上微处理能力的微型传感器节点组成的网络，引起了工业

2、界和学术界众多研究者的关注⋯。传统的传感器网络通常由两种节点：传感器节点(sensor)和接收器节点(sink)组成。传感器节点主要负责对事件的感知和数据包的传输；接收器节点则是数据传输的目标节点，一般都具有人机交互界面，并可以接入其它类型的网络体系。传感器网络以其低成本、低功耗的特点，在军事、医疗健康、环境监测等领域都有着广泛的应用。在本文中，对大量现有无线传感器和无线传感器网络的应用进行分析，从节点移动性、节点互联方式、网络数据规模、网络分层结构等方面进行分析和比较。并在此基础上，提出若干值得继续研究的方面，为挖掘传感器网

3、络新的应用打下基础。无线传感器网络系统研究有着巨大的科学意义和应用前景，已经成为当今前沿性的热点研究方向之一，必将成为对21世纪产生巨大影响力的高新技术之一。2．传感器原理2.1什么叫传感器从广义上讲，传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单来说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。它由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就可以构成传感器。敏感元器件品种繁多，就其感知外界信息的原理来讲，可分为①物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。②

4、化学类，基于化学反应的原理。③生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。通常根据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将传感器分46类）。8国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存

5、储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。2.2原理框图说明：无线传感器的组成模块封装在一个外壳内，在工作时，它由电池或振动发电机提供电源，构成无线传感器网络节点。它可以采集设备的数字信号通过无线传感器网络传输到监控中心的无线网关，并直接送入计算机，进行分析处理。如果需要，无线传感器也可以实时传输采集的整个时间历程信号。监控中心也可以通过网关把控制、参数设置等信息无线传输给节点。数据调理采集处理模块把传感器输出的微弱信号经过放大，经过滤波等调理电路后，送到模数转换器，转变为数字信号，送到主处理器进行数字

6、信号处理，计算出传感器的有效值，位移值等。无线通讯模块采用基于IEEE802.15.4标准的无线协议进行数据传输。IEEE802.15.4主要针对工业，建筑，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等应用领域。它具有低功耗，传输可靠性高，抗干扰能力强，网络容量大，能够自动组网等特点。2.3无线传感器网络结构无线传感器网络就是由分布在监测区域内大量的微型传感器节点组成，它是通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。传感器网络节点的基本组成包括如下4个基本单元：传感单元、处理单元、通信单元以及电源。另外，可以选择的其

7、他功能单元包括：定位系统、移动系统以及电源自供电系统等。结构图如图1所示。8图1无线传感节点在传感器网络中，节点可通过飞机布撒或人工布置等方式，大量部署在被感知对象内部或附近，这些节点通过自发组织方式构成无线网络，以协作的方式实时感知、采集和处理网络覆盖区域中的信息，并通过多跳网络将数据经Sink节点链路将整个区域内的信息传送到远程控制管理中心。远程管理中心也可对网络节点进行操纵控制。整个网络主要有以下几部分：·网络用户：它负责从网络中获取所需的信息，同时对网络做出各种各样的指示、操作等。·传输介质：它是用户与传感网络之间的桥

8、梁和纽带。·Sink节点(接收发送器)：它拥有足够的能量，可以将从传感器网络中的能量有限的节上传来的信息转发到传输介质上。·传感网络：这是传感器网络的核心。在感知区域中，大量的节点自组成网，监测、感知信息向Sink节点发送，或接收来自Sink节点的操作命令，改变自身的工作状态