cfda无线传感网络技术

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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

班级：信息安全 姓名：

项目一

一、填空题

1.定义个域网的IEEE标准为802.15系列。 2．缩略语WPAN指的是无线个人局域网

3.将自组织设备组成一个微微网的WPAN技术是蓝牙技术 4.为家里的各个设备之间提供通信连接的网络为WPAN 5.802.15标准的物理层是由蓝牙的物理层层提供的。

6.蓝牙适配器完成了如下功能：链路建立、认证、链路配置以便发现其他的蓝牙设备。

7. WPAN是第二层蓝牙协议，提供了面向连接和无连接的数据服务。

8.蓝牙标准是由802.15开发、管理和控制的。

9．一个蓝牙主设备可以连接8台处于活动模式的设备和255台处于休眠模式的设备。

10.多个蓝牙微微网连接成一个散射网。 二、选择题

1.以下（C）缩略语用于描述为家里的各个设备间提供通信连接的网络。

A. AIR B. HAN C. PAN D. POS

2.以下（A）RF通信标准可以将8台设备组织成一个微微网。 A.蓝牙 B.IrDa C.UWB D.ZigBee

3.以下（C）IEEE802标准定义了用于构建和管理个域网的技术。 A.802.3 B.802.11 C.802.15 D.80

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

无线网络技术复习题

一、名词解释

? 增益：指输入功率相等时，实际天线与理想辐射单元在空间同一处产生的

信号功率密度之比。

? FSK（频率键控）：用数字调制信号的正负控制载波频率。 ? PSK（移相键控）：用数字调制信号的正负控制载波相位。

? ASK（振幅键控）：用数字调制信号控制载波通断。

? WLAN：（Wireless Local Area Networks）即 无线局域网，是计算机网络

与无线通信技术相结合的产物，通常是指采用无线传输介质的计算机局域网。可定义为一种利用无线的方式，提供无线对等（如PC对PC、PC对交换机）或点到点（如VLAN到VLAN)连通性数据通信系统，通过电磁波传送和接收数据，在距离有限的局域内实现无线通信。

? WiMax：(Worldwide Interoperability for Microwave Access),即全球微波互

联接入。WiMAX也叫802.16无线城域网或802.16。它由两部分组成：WiMax发射塔和WiMax接收机。它提供两种服务：非视距服务和视距型服务。

? OFDM:(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用

一、名词解释

1．无线传感器网络

WSN是wireless sensor network的简称，即无线传感器网络。 无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素 2．Wimax

WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access),即全球微波互联接入。WiMAX也叫802.16无线城域网或802.16。WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。传输速率能达到30-100Mbps或者更高，WiMAX还具有QoS保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。WiMAX的技术起点较高，采用了代表未来通信技术发展方 3.无线个域网

无线个域网采用无线介质代替传统的有线电缆，实现个人信息端的互联，组建个人信息网络。

WPAN是一种与无线广域网(WWAN)、无线城域网(WMAN)、无线局域网(WLAN)并列但覆盖范围相对较小的无线网络。在网络构成上

毕业设计说明书

基于无线通信网络技术的远程

监控系统设计

学生姓名： 学号： 学 院： 专 业： 指导教师：

XXXX年X月

基于无线通信网络技术的远程监控系统设计

摘 要

近年来，远程监控技术越来越多的受到人们的关注。远程控制技术是对受控对象进行远距离控制和监测的技术，它是利用自动控制技术、通信技术和计算机技术实现的远程监控系统。本文介绍了一种基于无线通信网络技术的远程监控系统，系统以GSM网络为基础，以AT89S51单片机为控制器，可实现对室内温度的监控和安全的监控功能，利用DS18B20采集室内温度数据，通过液晶显示器显示出来，同时可实现超限报警，并每隔一段时间向手机用户发送一次温度数据；利用红外对射方式实现防盗功能，当产生防盗信号或者温度超出设定范围时，都会实现现场报警，并向手机用户发送报警信息。

关键字：无线通信，GSM，AT89S51，DS18B20，红外对射

De

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近年来，远程监控技术越来越多的受到人们的关注。远程控制技术是对受控对象进行远距离控制和监测的技术，它是利用自动控制技术、通信技术和计算机技术实现的远程监控系统。本文介绍了一种基于无线通信网络技术的远程监控系统，系统以GSM网络为基础，以AT89S51单片机为控制器，可实现对室内温度的监控和安全的监控功能，利用DS18B20采集室内温度数据，通过液晶显示器显示出来，同时可实现超限报警，并每隔一段时间向手机用户发送一次温度数据；利用红外对射方式实现防盗功能，当产生防盗信号或者温度超出设定范围时，都会实现现场报警，并向手机用户发送报警信息。

关键字：无线通信，GSM，AT89S51，DS18B20，红外对射

De

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。

UBUUUUUBUUUBUUUUUUBUUUUUU

图2-1 无线传感器网络中信标节点和未知节点

Figure 2-

第二次个人赛论文 姓名代码：88

无线传感网络设计问题

摘要

本文针对无线传感网络节点的放置和节点间相互通信的路径选择问题做了深入的研究。

对于问题（1），本文根据概率论知识（当试验次数足够大时，可以近似认为事件发生的频率等于其概率）采用计算机仿真法，在监视区域内随机安放n个节点，组建无线传感网络，然后在监视区域随机取20000个点，通过检验这些点是否全部被所组建的无线传感网络覆盖来判断所组建的无线传感网络能否成功覆盖整个区域。进行多次仿真，统计并计算出由这n个节点组成的无线传感网络成功覆盖整个区域的频率，将此频率与95%比较，然后根据不同情况适当调整n的大小，最后找出能成功覆盖整个区域的概率在95%以上的最少节点数n为565个。 对于问题（2），本文建立图论模型，在满足题设节点间通信条件的前提下，考虑通信的及时性的时效性，以通信所用时间最短为选取最优通路的原则，先建立所给的120个节点间的距离矩阵，然后将距离矩阵中大于10的元素变为无穷大，从而将距离矩阵转化为带权邻接矩阵，最后用matlab软件求解，通过调用Dijkstraf算法，求解出10组节点间的通信通路，比如节点1与节点90间的通信通路为 1 80 64 2

第二次个人赛论文 姓名代码：88

无线传感网络设计问题

摘要

本文针对无线传感网络节点的放置和节点间相互通信的路径选择问题做了深入的研究。

对于问题（1），本文根据概率论知识（当试验次数足够大时，可以近似认为事件发生的频率等于其概率）采用计算机仿真法，在监视区域内随机安放n个节点，组建无线传感网络，然后在监视区域随机取20000个点，通过检验这些点是否全部被所组建的无线传感网络覆盖来判断所组建的无线传感网络能否成功覆盖整个区域。进行多次仿真，统计并计算出由这n个节点组成的无线传感网络成功覆盖整个区域的频率，将此频率与95%比较，然后根据不同情况适当调整n的大小，最后找出能成功覆盖整个区域的概率在95%以上的最少节点数n为565个。 对于问题（2），本文建立图论模型，在满足题设节点间通信条件的前提下，考虑通信的及时性的时效性，以通信所用时间最短为选取最优通路的原则，先建立所给的120个节点间的距离矩阵，然后将距离矩阵中大于10的元素变为无穷大，从而将距离矩阵转化为带权邻接矩阵，最后用matlab软件求解，通过调用Dijkstraf算法，求解出10组节点间的通信通路，比如节点1与节点90间的通信通路为 1 80 64 2