基于无线传感网络的数据采集系统设计开题报告

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1、开题报告基于无线传感网络的数据采集系统设计1选题的背景、意义近年来，微机电系统（MEMS）、低功耗高集成度电子器件及无线通信技术的快速发展，导致低成本、微体积、多功能的无线传感器节点设备的出现。在未来几年内，无线传感器网络（WSN）将对人们的日常生活和几乎所有军工业领域带来巨大影响。尤其随着无线通信和射频技术的不断发展，具有布局灵活、成本低廉、组网便捷的特点的无线数据采集系统正在逐渐取代传统的有线数据采集系统。无线传感器网络（简称WSN，wirelesssensornetworks）是综合了传感器技术、微电子技术、现代网络及无线通信技、，嵌入式计算机技术、分布式信息处理技术等各种先进现代技术

2、，通过各类集成化微型传感器协作能够实时监测、感知和采集各种环境和监测对象的信息，并将采集到的这些信息以无线自组多跳网络方式传输到用户终端的网络技术。WSN能以最低的成本、最大的灵活性连接任何有通讯需求的终端设备，进行数据采集和指令发送，具有一定的移动和动态调整的能力。无线传感网络是目前信息科学领域中一个活跃的研究分支，其经历了三个阶段：智能传感器、无线智能传感器和无线传感器网络。智能传感器是传感器中嵌入计算能力，使传感器节点不仅具有数据采集能力，且具有滤波和信息处理能力[1]；无线智能传感器是在智能传感器的基础之上增加了无线通讯能力，大大延长了传感器的感知触角，降低了传感器的工程实施成本；无

3、线传感器网络则是将网络技术引入到无线智能传感器中，使传感器不再是单个感知元件而是能够交换信息和协调控制的有机结合体，必将成为下一代互联网的重要组成部分。无线传感器网络由大量工能相同或不同的无线传感器节点以自组织方式构成。无线传感器节点是网络的基本单元，其体积小、成本低、具有通信能力和数据处理能力，节点的稳定运行是整个网络可靠性的基本保障【2】。。根据不同的应用目的，网络互联的传感器节点分布于监测区域中，以测量其周边环境中的光热、声音、电磁、化学成分等各种信号，从而检测到包括温度、光强度、噪声、压力、土壤成分、水质和各种移动物体的大小、速度以及移动方向等物质现象，进而在网络中完成数据处理和信息

4、融合，最后将有用的信息数据传输给用户。采用无线电实现网络的互联通信，其连接更简单，节点放置更灵活，网络也更易扩展。2相关研究的最新成果及动态无线传感器网络的研究发展起源可以追溯到1938年由美国国防部高级计划署（DARPA）资助的在卡耐基梅隆大学举行的“分布式传感器网络论坛”【7】。从1993年起美国加州大学和罗克韦尔科学中心联合研究WINS项目，并在1998年建立公司进行商业化[8].这个项目几乎涵盖了无线传感器网络设计的所有方面，从MEMS传感器和执行器电路级集成、信号处理架构和网络协议设计到传感和检测理论的基本原理研究。加州大学伯克利分校与1999年开始了PicoRadio项目的研究[

5、9]，目的是把独立的中尺度、低成本、低能耗的传感器和监视器节点集合成为自组织无线网络。PicoRadio网络的物理层采用的是DSSS技术；MAC层结合了扩频技术和CSMA技术的优点。该校还专门研制开发了一个传感器操作系统TinyOS。2000年，美国国防部把SSW（SmartSensorWeb）定位为国防部科学技术5个尖端研究领域之一[10]。SSW的基本思想是在整个作战空间内放置大量的传感器节点来收集、传递信息，然后将信息汇聚到融合点并合成一张图片，从而得到有用的作战信息。2002年5月，美国能源部与美国Sandia国家实验室合作，共同研究由于地铁、车站等场所的防范恐怖袭击的对策系统。该系

6、统融检测有毒气体的化学传感器和网络技术与一体，传感器一旦检测到某种有害物质，就会自动向管理中心报告并自动采取急救措施。2002年10月24日，美国英特尔公司发布了“基于微型传感器网络的新型计算发展规划”，致力于微型传感器网络在预防医学、环境监测、森林灭火及行星探究等领域的应用。另外，还有许多研究项目与无线传感器网络相关，如多传感器融合技术、MENET网络和Terminode项目等中国现代意义的无线传感器网络应用研究几乎是与发达国家同步启动的，最早记录在1999年中国科学院发表的《知识创新构成试点领域方向研究》的研究报告中。此后，于2001年中国科学院成立了微系统研究与发展中心以与其内部相关单

7、位一起共同推动传感器网络的研究。从2002年开始，中国国家自然科学基金委员会便开始部署传感器相关课题。其中值得一提的是中国工业与信息化部在2008年启动的“新一代宽带移动通信网”的国家级重大专项的第六个子专题“短距离无线互联与无线传感器网络研发和产业化”[6]是专门针对传感器网络技术而设立的，大大推进了无线传感器网络技术在应用领域的快速发展。目前，在实现无线传感器网络的节能方面普遍从每个节点出发，采用低功耗硬