《传感器技术与应用》课件-15.2无线传感器网络

传感器技术与应用15.2无线传感器网络无线传感器网络(Wireless

Sensor

Networks,

WSN)是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点通过无线电通信形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作感知、采集和处理网络覆盖区域里被监测对象的信息，并发送给观察者。通过网关，传感器网络还可以连接到现有的网络基础设施上（如Internet、移动通信网络等）,从而将采集到的信息传递给远程的终端用户使用。无线传感器网络无线传感器网络1.自组织节点自己寻找邻居节点，通过多跳传输的方式搭建整个网络。如果有节点加入或退出，则需要重新组织网络。2.分布式网络的感知能力由若干冗余节点共同完成，每个节点具有相同的硬件资源和通信距离，网络的运行不受个别节点加入和退出的影响。3.节点平等除汇聚节点以外，各传感器节点分布随机，以自己为中心，负责通信范围内的数据交换。4.可靠性要求高由于采用无线信道，且需经过多跳路由，故可靠性不高。易受到干扰、窃听，保密性差。无线自组网：无线传感器网络特征1.能量受限无线传感器网络由于部署在特定环境中，通常没有持续的外接电能供应。在实际应用中，多以电池作为能量源，因而节点的计算能力极为有限。2.网络规模大覆盖范围大且部署密集，单位面积存在大量节点。独特特征：3.时效性无线传感器网络需要在一定时间内将采集到的信息传递给观察者或数据中心。智能传感器与无线传感器智能传感（IntelligentSensor）是用嵌入式技术将传感器与微处理器集为一体，具有环境感知、数据处理、智能控制与数据通信功能的智能数据终端设备。智能传感器智能传感器能够对采集的数据进行处理，进行数据的归并与融合；通过自学习，重新标定传感器的线性度，以适应所处的实际感知环境，提高测量精度与可信度；自学习、自诊断与自补偿能力能够采用自补偿算法，调整针对传感器温度漂移的非线性补偿法；能够根据自诊断算法，采用自修复方法改进传感器工作可靠性，设备非正常断电时的数据保护，或在故障出现之前警报。智能传感器智能传感器对物体与外部环境的物理量、化学量或生物量具有复合感知能力。复合感知能力智能传感器具有灵活的通信能力，能够提供适应互联网、无线个人区域网、移动通信网、无线区域网通信的标准接口，具有接入无线自组网通信环境的能力。灵活的通信能力无线传感器集成有传感器、数据处理单元和通信模块，可以通过自组织的方式构成网络。无线传感器在战场侦查中的应用已经有十几年的历史了。无线传感器早在20世纪60年代，美军便已使用了“热带树”的无人值守传感器。“热带树”的无人值守传感器实际上是由一个震动传感器与声音传感器组成的系统，它被飞机空投到被观测的地区，插在地上，仅露出伪装成树枝的无线天线。当人或车辆在它附近经过时，无人值守传感器就能够探测到目标发出的声音与震动信号，并立即通过无线信道向指挥部报告。指挥部对获得的信息进行处理，再决定如何处置。无线传感网络技术低能耗、低成本的调制机制无线传感器网络物理层的主要技术挑战便于与上层协议结合的跨层优化设计微型、低功耗、低成本的传感、数据处理和通信单元的设计复杂度和性能的折中无线传感器网络数据链路层的主要技术挑战各种性能指标间的折中跨层优化无线传感网络技术网络层的主要技术挑战高效利用能量采用数据聚合、过滤等技术针对流量特征、通信耗能等特点，采用通信量负载平衡技术针对节点易失效的特点，采用多路径机制无线传感器网络传输层的主要技术挑战需要设计具有较短时延的传输协议需要考虑如