无线传感器网络技术原理及应用

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浅谈无线传感器网络技术及其应用

作者：毛文斌

来源：《中国科技博览》2014年第14期

摘要：微电子技术、计算机技术、无线通信和传感器技术的飞速发展和日益成熟，推动了低成本、低功耗无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）的发展。无线传感器网络研究具有很广泛的应用前景：军事侦察、环境科学、医疗卫生、工业自动化、商业应用等。传感器网络的研究是很有必要的。这里主要介绍无线传感器网络的概念、结构、特点，及在一些领域的应用情况，并对无线传感器网络未来的发展情况进行了展望。

关键词：无线传感器网络应用结构特点

一、无线传感器网络概念

随着微机电系统的迅速发展，片上系统SoC（System on Chip）得以实现，一块小小的芯片可以传递逻辑指令，感知现实世界，乃至做出反应。无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network），这一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。

传感器节点负责对事件的感知和数据包的传输；接收器节点则是数据

1 绪论

1.1 课题背景和研究意义

无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术等多种先进技术。其主体是集成化微型传感器，这些微型传感器具有无线通信、数据采集和处理、协同合作的功能。无线传感器网络就是由成千上万的传感器节点通过自组织方式构成的网络，它通过这些传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端，使用户完全掌握监测区域的情况并做出反应[1]。

无线传感器网络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，所以传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境，包括监控我军兵力、装备和物资状态；监视冲突区域，侦察敌方地形和布防，定位攻击目标；评估损失，侦察和探测核、生物及化学攻击等。在战场上，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数据处理中心，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。也可以更隐蔽的方式近距离地观察敌方的布防，或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有利于作战的信息。在生物和化学战中，利用传感器网络

无线传感器网络综述

摘要：传感器网络是目前国内外的最新研究热点，具有广阔的应用前景，

将是未来社会应用最广的网络，本文主要介绍了无线传感器网络的概念、体系结构、特点、通信结构及应用领域。

关键词：无线传感器网络 体系结构 应用

0.引言

近年来随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的发展，作为现代信息获取的重要技术之一，传感器技术而日益成熟，这些小型传感器一般称作sensor node（传感器节点）或者mote（灰尘）。

无线传感器网络(wireless Sensor Networks，WSN) 就是由大量的密集部署在监控区域的智能传感器节点构成的一种网络应用系统[1]。由于传感器节点数量众多，部署时只能采用随机投放的方式，传感器节点的位置不能预先确定；在任意时刻，节点间通过无线信道连接，采用多跳(multi-hop)、对等(peer to peer)通信方式，自组织网络拓扑结构；传感器节点间具有很强的协同能力，通过局部的数据采集、预处理以及节点间的数据交换来完成全局任务。

1．无线传感器网络的体系结构

1.1无线传感器网络的系统构架

无线传感器网络的系统构架如下图1-1所示，通常包括传感器节点(sensor nod

无线传感器网络综述

摘 要:无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术。因其巨大的应用前景而受到科学界越来越广泛的重视。本文介绍了无线传感器的定义、体系结构以及特点，并着重分析了无线传感器网络研究的一些关键问题，最后探讨了无线传感器网络的应用前景以及发展方向。

关键字:无线传感器网络；体系结构；关键技术；应用

无线传感器网络（wireless sensor network），是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。2001年1月《MIT技术评论》将无线传感器列于十种改变未来世界新兴技术之首。2003年8月，《商业周刊》预测：无线传感器网络将会在不远的将来掀起新的产业浪潮。2004年《IEEE Spectrum》杂志发表一起专集：传感器的国度，论述无线传感器网络的发展和可能的广泛应用。我国未来20年预见技术的调查报告中，信息领域157项技术课题有7项与传感器网络直接相关。2006年初发布的《国家中长期科学与技术发展规划纲要》为信息技术确定了三个前沿方向，其中两个与无线传感器的研究直接相关，即智能感知技术和自组织网络技术。可以预计，无线传感器网络的研究与应用是一种必然趋势，它的出

基于物料分拣系统的传感器原理介绍

《传感器原理及应用》讨论课报告书

电感式传感器的基本原理及典型应用

学院：机械工程学院

班级：13-1机械电子工程（卓越）

组员：李响夏中岩张轩赫

贡献率：李响资料查询，整理 40%

夏中岩资料整理，编辑 30% 张轩赫 PPT设计编写 30%

指导教师：边辉

完成日期：2016.05

基于物料分拣系统的传感器原理介绍

目录

摘要 ............................................................................................................................... - 2 - 1 物料分拣系统简述 ................................................................................................... - 3 - 2 物料分拣系统中的传感器 ...................................................................................

基于物料分拣系统的传感器原理介绍

《传感器原理及应用》讨论课报告书

电感式传感器的基本原理及典型应用

学院：机械工程学院

班级：13-1机械电子工程（卓越）

组员：李响夏中岩张轩赫

贡献率：李响资料查询，整理 40%

夏中岩资料整理，编辑 30% 张轩赫 PPT设计编写 30%

指导教师：边辉

完成日期：2016.05

基于物料分拣系统的传感器原理介绍

目录

摘要 ............................................................................................................................... - 2 - 1 物料分拣系统简述 ................................................................................................... - 3 - 2 物料分拣系统中的传感器 ...................................................................................

题目：工业机器人传感器原理及应用

学 院： 机械工程学院 专 业： 机械制造 班 级： 学 号： 学生姓名：

指导教师： 冯治国老师

2013

年12月10日

《传感器原理及应用》考核

要求：

提交调研报告一份（介绍整机电装备中2~3类传感器，包括装

备应用背景、传感器应用状况、传感器工作原理，测量电路、传感器检测信息与控制系统相互关联）

阐述明了、逻辑清楚、图表简洁 字数＞4000；

报告相似程度＞80%，按不及格处理； 交作业时间：12.10

工业机器人中传感器

技术的应用

前言

机器人在生活中和生产中占有越来越重要的地位和作用。特别实在生产中，它可以代替人的许多人的工作，不但可以完成人类的操作，还可以完成许多人类无法完成的工作；而且机器人的工作效率和精确度还远远高于人的人；另外还可以在一些人无法工作的特殊环境下工作。但是机器人是人类的智慧制造出来代替人类的一些工作的，它不像人类拥有视觉，听觉等感觉器官存在，无法去感觉外面的生活，他要怎么样才能像人类一样呢？因此传感器在机器人中就起到了至关重要的作用，它就像人的眼睛、耳朵、皮肤等感觉器官一样将外边的视觉、听觉等感觉传给机器人

无线传感器网络节点定位技术

定位即确定方位、确定某一事物在一定环境中的位置。在无线传感器网络中的定位具有两层意义：其一是确定自己在系统中的位置；其二是系统确定其目标在系统中的位置。在传感器网络的实际应用中，传感器节点的位置信息已经成为整个网络中必不可少的信息之一，很多应用场合一旦失去了节点的位置信息，整个网络就会变得毫无用处，因此传感器网络节点定位技术已经成了众多科学家研究的重要课题。

2.1基本概念描述

在传感器网络中，为了实现定位的需要，随机播撒的节点主要有两种：信标节点（Beacon Node）和未知节点（Unknown Node）。通常将已知自身位置的节点称为信标节点，信标节点可以通过携带GPS定位设备（或北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞、或预置其位置）等手段获得自身的精确位置，而其它节点称之为未知节点，在无线传感器网络中信标节点只占很少的比例。未知节点以信标节点作为参考点，通过信标节点的位置信息来确定自身位置。传感器网路的节点构成如图2-1所示。

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图2-1 无线传感器网络中信标节点和未知节点

Figure 2-

目 录

第一章 绪论---------------------------------------------------------1 1.1 课题的背景------------------------------------------------------1 1.2 国内外研究现状--------------------------------------------------1 1.3 课程设计意义和目标----------------------------------------------2 第二章 无线传感器网络简介-------------------------------------------3 2.1 传感器网络体系结构----------------------------------------------3 2.2 无线传感器网络的特征--------------------------------------------6 第三章 无线传感器网络节点硬件设计方案------------------------------10 3.1 硬件设计方案------------------------------

无线传感器网络研究综述

余向阳

摘要：无线传感器网络是当前信息领域一个研究的热点。总结了无线传感器网络的发展历史和研究现状，分析了无线传感器网络的地位和作用，对当前国内外的最新研究现状进行了概述，列举了当前无线传感器网络研究的关键技术，最后指出了无线传感器网络技术发展所面对的挑战以及无线传感器网络的发展趋势。

关键词：无线传感器网络 路由协议 拓扑控制 定位技术

无线传感器网络（WSN）是由大量的具有通信和计算能力的微小传感器节点，以无线的方式连接构成的自治测控网络。一种普遍被接受的无线传感器网络的定义为：大规模、无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络，其中节点是同构的、成本较低、体积较小，大部分节点不移动，被随意散布在工作区域，要求网络系统尽可能长的工作时间。

一个典型的无线传感器网络的系统架构（如图1）包括分布式无线传感器节点（群）、接收发送器汇聚节点、互联网或通信卫星和任务管理节点等，如图2.1所示。大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达