无线传感网络的发展现状及研究中的关键技术
无线电传感器网络的发展现状与未来趋势

无线电传感器网络的发展现状与未来趋势近年来,无线电传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSN)在无线通信和物联网领域得到了广泛的应用和研究。
WSN是由大量的无线传感器节点组成的网络,可以实时采集和处理环境中的各种信息,并通过网络传输给用户或其他节点。
WSN的出现极大地拓展了监测和控制的范围,同时也带来了一系列的技术挑战。
首先,让我们来看一下WSN的发展现状。
目前,WSN已经广泛应用在农业、环保、智能交通、无线医疗等领域。
在农业方面,WSN可以监测土壤湿度、环境温度等信息,帮助农民精确浇灌和施肥,提高农作物的产量。
在环保方面,WSN 可以监测大气污染、水质变化等信息,提供及时的环境监测和预警。
在智能交通领域,WSN可以监测道路交通流量、车辆状态等信息,实现智能化的交通控制和路况预测。
在无线医疗方面,WSN可以监测身体的生理参数,如心率、血压等,为医疗人员提供实时的健康监测和预警。
然而,WSN的发展也面临着一些挑战。
首先是能源管理问题。
由于传感器节点通常安置在野外环境中,并且需要长时间运行,能源消耗成为限制WSN持续工作的主要问题。
因此,如何设计低功耗的传感器节点和有效的能源管理机制成为WSN研究的重点。
其次是网络安全问题。
WSN中的传感器节点通常部署在无线环境中,容易受到恶意攻击和侵入。
因此,如何保证数据的安全性和隐私性是WSN 研究的另一个重要议题。
未来,WSN的发展趋势将会是网络智能化和多样化。
首先,随着物联网的快速发展,WSN将与其他技术相互融合,形成更加智能化的网络。
例如,WSN可以与云计算结合,实现大规模数据的存储和处理。
另外,WSN还可以与人工智能技术相结合,实现自动化的数据分析和决策。
其次,WSN的应用场景将会更加多样化。
除了农业、环保、智能交通等传统领域外,WSN还将应用于智能建筑、智能家居等新兴领域。
例如,WSN可以监测建筑物的结构安全和能源消耗,提供智能化的建筑管理和控制。
无线传感网络技术的研究现状和发展趋势

无线传感网络技术的研究现状和发展趋势随着物联网的快速发展,无线传感网络技术逐渐成为关注的热点。
无线传感网络是由大量传感器节点组成的无线网络,能够对物理或化学量进行测量、感知、处理和传输等多项任务。
该技术有望推动智能城市、智能交通、智能工厂等方面的发展,因此备受学者和产业界的关注。
本文将介绍无线传感网络技术的研究现状和发展趋势。
一、无线传感网络技术的研究现状1、节点设计传感器节点是无线传感网络的基本单元,它需要具有小巧灵活、低功耗、高性能、易部署等特点。
近年来,有学者提出了各种新型传感器节点设计方案,如无源/半无源传感器节点、多传感器节点、组合式节点等。
无源/半无源传感器节点是指将电力来源从传统的电池、太阳能等换成环境能源,如无线充电、温差发电等,以降低节点的功耗成本和维护难度。
多传感器节点是指一种节点集成多种传感器,提高网络测量精度及传感应用的灵活性。
组合式节点则是指在满足节点特定任务需求的前提下,将已有元件(如集成电路、微处理器等)组合便能达到令人满意的性能。
这种方案既省设计成本,又能满足差异化需求。
2、网络拓扑网络拓扑是指无线传感网络中各节点的编号、位置、连接方式等。
常见的拓扑结构有星型、树型和网状结构。
随着新型应用的出现,研究者们不断地探索符合实际场景需求的新型拓扑结构。
例如,分簇拓扑是传感网络中的一种重要拓扑结构,主要是将传感节点按聚集距离远近分组,然后指定一组节点为簇头节点,该节点进行数据处理和转发,并与上层节点通信,达到良好的数据整合效果。
3、网络通信网络通信是无线传感网络技术的核心之一。
面对信道质量恶劣、多传感器数据通信问题等,研究人员们提出了各种新算法和协议。
例如,多跳通信是一种传感器节点间经常采用的数据传输方式,它通过中继节点传递数据,从而实现跨越较长距离的数据传输。
此外,近年来一些学者也尝试利用构建信道模型的方法深入挖掘信道特性,提高网络的通信质量。
二、无线传感网络技术的发展趋势1、智能化未来,无线传感网络技术将更加接近人工智能。
无线传感器网络发展现状研究

无线传感器网络发展现状研究引言近年来,由于微电子技术、计算技术和无线通信技术的进步,使得大量低功耗、多功能、低成本的无线传感器问世,由多个传感器共同构成的网络系统吸引了大量学者的兴趣。
无线传感器网络(WSN)就是在监测区域内布置大量具有信息采集、数据处理及无线通信能力的节点,整体形成一个多跳自组织网络系统,共同完成某些功能,在环境监测、交通运输、医疗等领域的科学研究中得到广泛应用。
无线传感器网络的传感器节点通常配备一个或多个不同类型的传感器,用于完成不同物理数据的采集。
同时节点上还配置有微处理器、存储器、电源、射频收发器和执行器等。
与传统的传感器网络不同,WSN体积小,价格便宜,因而节点的能量(如存储空间、计算能力、通信带宽、通信范围等)相对较弱。
此外,WSN节点常常由电池供电,并且常常工作于恶劣的环境甚至是敌方区域,不能提供电池补给或更换,因而电源也是约束传感器节点的一个重要因素。
节点通常由无线通信设备通过多跳的方式将数据发送到基站,再由基站传送到指挥中心。
WSN领域的研究目标是满足上述约束条件的同时完成指定任务。
引入新的设计理念,开发或改进现有的协议,开创新的应用领域,开发新的算法,都成为WSN研究热点。
本文总结了近年来WSN关键支持技术新的协议、算法以及应用。
1 无线传感器网络的应用无线传感器网络由许多不同类型的节点(如地震、低采样率电磁传感器、温度、视觉、红外声音和雷达等)构成。
WSN的应用,可以分为监测和追踪两类。
监测应用包括室外室内环境监测、健康状况监测、库存监测、工厂生产过程自动化、自然环境监测等方面。
跟踪的应用有目标跟踪、动物跟踪、汽车跟踪、人的跟踪等。
1.1 公共卫生WSN可用于残疾人监测、病人监测、诊断、医院药品管理系统。
C.R.Badker 等人指出,在公共卫生医疗监测中应用WSN能提高现有卫生和病人监测状况。
文中提出了4种应用原型:婴儿监测、提醒聋人、血压监测与追踪、消防员身体特征信号监测。
无线传感器网络研究现状与应用

无线传感器网络研究现状与应用一、本文概述无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种由许多在空间上分布的自动装置组成的网络,这些装置能够使用传感器协作地监控不同环境或对象的物理或化学现象,并通过无线方式进行信息传输。
近年来,随着物联网、大数据和等技术的飞速发展,无线传感器网络的研究和应用日益受到关注,成为信息技术领域的一个研究热点。
本文旨在全面综述无线传感器网络的研究现状和应用领域。
我们将对无线传感器网络的基本概念、特点和关键技术进行介绍,包括传感器节点的设计与优化、网络通信协议、能量管理策略等。
接着,我们将对无线传感器网络在环境监测、智能交通、农业物联网、医疗健康、军事防御等领域的应用进行深入探讨,分析其在不同场景下的优势和挑战。
我们还将对无线传感器网络的发展趋势和未来研究方向进行展望,以期为该领域的进一步发展提供参考和借鉴。
通过本文的阐述,我们希望能够为相关领域的学者和工程师提供一个全面而深入的无线传感器网络研究现状和应用概览,同时推动无线传感器网络技术的进一步发展和应用推广。
二、无线传感器网络研究现状无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)是近年来物联网领域研究的热点之一。
随着微型化、低功耗、高性能传感器技术的快速发展,以及无线通信技术的进步,无线传感器网络得到了广泛的应用和深入的研究。
网络拓扑与协议研究:无线传感器网络拓扑结构的研究主要关注如何有效地组织传感器节点,以提高网络的覆盖范围和连通性。
针对传感器节点的能量限制,研究人员还设计了多种节能的通信协议,如跳频扩频、时分复用等,以延长网络的生命周期。
数据融合与处理技术:在无线传感器网络中,由于传感器节点数量众多,产生的数据量巨大。
因此,数据融合与处理技术成为了研究的重点。
数据融合旨在将多个传感器节点的数据融合成一条或多条有用信息,减少数据传输量并提高数据的准确性。
无线传感器网络的研究现状及发展趋势

无线传感器网络的数据隐私保护
数据加密技术
为了保护无线传感器网络中的数据隐私, 研究人员正在研究新的数据加密技术。这 些技术包括对称加密算法、非对称加密算 法、同态加密等。这些加密技术能够有效 地保护数据隐私,防止数据泄露和攻击。
VS
安全路由协议
安全路由协议是无线传感器网络中的重要 组成部分,能够有效地防止恶意攻击和数 据篡改。目前,已经出现了一些安全路由 协议,如基于密钥的安全路由协议、基于 身份的安全路由协议等。这些协议能够有 效地保护数据隐私和网络安全。
特点
低功耗、微型化、分布式、自组织、抗干扰能力强、能够适应各种环境和应 用场景。
无线传感器网络的应用场景
环境监测
用于气象、水文、环境保护等领域,实现 对环境参数的实时监测和数据采集。
医疗护理
用于远程医疗和健康监测,实现对患者生 命体征的实时监测和数据传输。
智能家居
用于家庭智能化管理,实现家居设备的互 联互通和智能化控制。
据传输。
网状结构
所有节点都通过多跳路由的方 式相互连接,构成一个自组织
的网络拓扑结构。
无线传感器网络的通信协议
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MAC协议
负责协调和安排网络中的 节点进行数据传输,避免 碰撞和冲突。
路由协议
负责将数据从源节点通过 网络转发到目的节点,同 时优化能量消耗。
同步协议
负责协调网络中各个节点 的时钟,以确保数据传输 的同步性。
智能家居中的应用
总结词
智能家居中,无线传感器网络被用于实现家庭环境的实 时监测和控制,提高居住的舒适度和节能效果。
详细描述
随着人们对居住环境的要求不断提高,智能家居成为了 新的趋势。无线传感器网络在智能家居中的应用可以实 现家庭环境的实时监测和控制。例如,通过部署在室内 的温湿度传感器、光照传感器、人体感应器等,可以实 时监测室内的温度、湿度、光照和人员活动情况,并利 用无线通信技术将数据传输到智能手机或平板电脑上进 行分析和控制。此外,智能家居还可以实现家电的远程 控制和能源管理等功能,提高居住的舒适度和节能效果 。
无线传感器网络的应用现状与未来发展方向

无线传感器网络的应用现状与未来发展方向无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是由许多小型传感器节点组成的网络系统,可以实时采集和传输各种环境信息。
它具有灵活、低成本、易部署等特点,被广泛应用于环境监测、智能交通、农业、医疗等领域。
本文将探讨无线传感器网络的应用现状和未来发展方向。
一、无线传感器网络的应用现状1.1 环境监测无线传感器网络在环境监测方面发挥了重要作用。
例如,通过部署传感器节点监测空气质量、水质污染等环境参数,可以及时预警和应对环境污染事故。
同时,无线传感器网络还可以应用于林火监测、地震预警等自然灾害监测领域,提高对灾害的预警和救援能力。
1.2 智能交通在智能交通领域,无线传感器网络可以用于实时监测交通流量、车辆速度等信息,提供实时的路况信息。
基于这些信息,可以优化交通信号配时,减少交通拥堵,并提供个性化的导航服务。
此外,无线传感器网络还可以实现车辆自动驾驶技术,提高交通的安全性和效率。
1.3 农业在农业领域,无线传感器网络可以监测土壤水分、温度、光照等参数,提供农作物生长环境的实时信息。
基于这些信息,农民可以精确控制灌溉量和施肥量,提高农业生产效益。
同时,无线传感器网络还可以应用于畜牧业的动物监测,实现实时监测牲畜的健康状况和行为信息。
1.4 医疗在医疗领域,无线传感器网络可以用于监测病人的生命体征,如心率、血氧含量等,提供实时的健康状态监测。
通过传感器节点的布设,医务人员可以有效监测患者的病情变化,并及时采取相应的治疗措施。
此外,无线传感器网络还可以用于健康管理领域,定制个性化的健康监测方案,实现预防和康复的目的。
二、无线传感器网络的未来发展方向2.1 能源管理无线传感器网络通常由电池供电,能源管理一直是制约其发展的重要问题。
未来,可以通过能量收集技术,如光能、热能、振动能等,实现对传感器节点的自动供能,减少更换电池的次数,提高网络的可用性和可持续性。
无线传感器网络技术的发展现状

无线传感器网络技术的发展现状近年来,随着互联网和物联网的不断发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)技术也得到了迅猛的发展。
无线传感器网络是由大量的低成本、低功耗、小型化的无线传感器节点组成的一种自组织的网络系统,可以实时地对环境进行监测、采集、处理和传输信息。
本文将从无线传感器网络的技术特点、应用领域、发展现状以及未来发展趋势等方面进行探讨。
一、技术特点无线传感器网络具有以下技术特点:1. 自组织性:无线传感器网络是由大量的传感器节点组成的自组织网络系统,具有自适应性和可靠性。
当其中一个节点出现故障时,其他节点可以自动协调,以确保整个系统的正常运行。
2. 网络拓扑结构简单:无线传感器网络拓扑结构一般为星形或树形结构,相对于其他网络的结构更为简单,易于构建和维护。
3. 高效能:传感器节点具有低功耗、小尺寸和低成本等特点,可以在较小的范围内进行高效而准确的数据采集和传输。
4. 跨越物理界限:无线传感器网络可以跨越物理界限,实现对环境的全面监测,如地震、气象、海洋等领域。
5. 实时性:无线传感器网络可以实现对环境的实时监测和数据传输,提供快速而精准的信息反馈。
二、应用领域无线传感器网络已经被广泛应用于以下领域:1. 环境监测:无线传感器网络可以实时监测大气污染、水质污染、噪声等环境指标,对环保工作起到重要作用。
2. 智能交通:将传感器节点布置在道路光杆或交通信号灯上,可以实现对车道交通流量监测、车速检测、车辆识别等。
3. 农业领域:无线传感器网络可以实现土壤湿度、土壤温度、光照强度等参数的实时监测,提高农作物生产效率。
4. 工业领域:无线传感器网络可以实现工业生产的实时监测和质量控制,提高工业生产效率和产品质量。
三、发展现状随着无线传感器网络技术的不断发展,其在各个领域得到了广泛应用。
无线传感器网络技术已经成为了物联网中的核心技术之一。
目前,国内外无线传感器网络技术的研究重点主要集中在以下几个方面:1. 无线传感器网络的网络结构和协议优化:通过改进协议、网络结构,提高网络传输性能,减少传输延迟。
无线传感器网络国内外研究现状概要

无线传感器网络国内外研究现状摘要:无线传感器网络(WSN综合了传感器技术、微电子机械系统(MEMS嵌入式计算技术.分布式信息处理技术和无线通信技术,能够协作地实时感知、采集、处理和传输各种环境或监测对象的信息.具有十分广阔的应用前景,成为国内外学术界和工业界新的研究领域研究热点。
本文简要介绍了无线传感器网络的网络结构、节点组成,分析了无线传感器网络的特点及其与现有网络的区别。
进而介绍现有无线传感器网络中的MAC层技术、路由技术、节点技术和跨层设计等关键技术。
最后展望无线传俄器网络的应用和发展并指出关键技术的进步将起到决定性的促进作用。
关键词:无线传感器网络节点MAC层路由协议跨层设计Abstract: Wireless sensor network (WSN is integration of sensor techniques, Micro-Electro-Mechanical Systems, embedded computation techniques, distributed computation techniques and wireless communication technique. They can be used for sensing, collecting, processing and transferring information of monitored objects for users. As a new research area and interest hotspot of academia and industries, Wireless Sensor Network(WSN has a wide application future. This paper briefly introduced the wireless sensor network of networks, nodes, the analysis of the characteristics of wireless sensor networks and the differences wihthe existing networks. And the MAC layer technology, routing technology, joint cross-layer design technology and key technology are introduced . At last the prospects of wireless sensor network are discussed in this article.Key Words: Wireless Sensor Network, node, MAC, routing protocol, Cross-layer design一、概述随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的发展进步,包括微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS以及相关的接口、信号处现技术的飞速发展和日益成熟,具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器网络引起了人们的极大关注。
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随着无线通信、集成电路、传感器、微机电系统等技术的飞速发展,低成本、低功耗、小体积、多功能的微型传感器的大量生产成为可能。
之所以称为微型传感器,是因为传感器小到可以像灰尘一样在空气中浮动,所以又可称之为“智能尘埃(Smart Dust)”[1]。
传感器节点借助于内置的微型传感器,可以测量周围环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号、温度、湿度、光强度、压力、土壤成分、移动物理大小、速度和方向等人们感兴趣的物理现象。
无线传感网络( Wireless Sensor Network, WSN) 是集分布式信息采集、信息传输和信息处理技术于一体的网络信息系统,IEEE1451.5无线标准为无线传感器网络提供了各种基于协议和需求的无线应用标准。
在WSN中,无线传感器节点常常被随机地布置在许多人类无法接近的场合,通过自组织的方式来构成一个快速、有效可靠的无线网络。
传感器节点往往是同构的,并且由于其低能耗(甚至不需要换电池)的特点,它适用于无人看守的各种应用场景等特点,从而被公认为是未来改变人们生活的十大技术之一。
本文针对无线传感网络的特点、应用、关键技术及各种研究进行了论述和分析,在研究人员进行应用场景的选择、课题申报,特别是对做WSN的MAC层研究的人员有一定的参考价值。
1 无线传感器网络的特点目前常见的无线通信网络包括移动通信网、无线局域网、蓝牙网络、AdHoc 网络等, 无线传感器网络与无线通信网络有着本质的区别:无线通信网络的主要功能是提供网络上点对点的建立连接、互相通信和操作, 为数据共享提供正确、可靠的传输, 而由微型传感器节点构成的无线传感器网络则一般是为了某个特定的需要设计的自组织网络, 能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息, 并对这些数据进行处理, 从而获得详尽而准确的信息, 将其传送到汇聚节点。
无线传感器网络相对于Ad hoc网络具有以下特点[2]:(1) 节点更多, 分布更密集, 网络规模更大。
为了在某个地理区域上进行监测, 通常有成百上千甚至上万的节点被布置在该区域, 如果单个节点或者局部几个节点出现故障是不会导致网络瘫痪的, 所以利用节点之间的高度连接性可以保证系统的容错性和抗毁性。
(2) 节点处理信息能力受限。
由于受价格、体积和功耗的限制, 传感器网中的传感器节点一般采用嵌入式处理器和存储器。
这些传感器都具有计算能力,可以完成一些信息处理工作。
但是, 由于嵌入式处理器的能力和存储器的容量有限, 因此传感器的处理能力也相对受限,所以在设计WSN的各种协议时要力求简单有效。
(3) 能量节省更为重要。
由于受到硬件条件的影响, 无线传感器节点通常采用电池供电, 而无线传感网络通常是不需更换电池的,相对于Ad hoc网络,电池的更换更为不便,而多数传感器网又往往要求长时间工作, 所以能量节省更为重要。
受到发射能量的限制,无线传感网络节点的通信距离可能会短些, 一般只有几十米, 甚至更短。
(4)无线传感器网络中的节点相对而言处于静止状态,移动的节点有限,所以在考虑MAC层协议时,往往不需考虑节点移动的特性。
而Ad hoc网络中的节点必须考虑移动特性。
(5)以数据为中心。
在无线传感网络中,人们常常只关心某个区域内某个观测指标的数值,而不会去关心单个节点的观测数据。
它不同于传统网络的寻址过程,能够快速有效地组织起各个节点的信息并融合提取出有用的信息来传送到用户。
2 无线传感网络中的关键技术无线传感网络作为当今信息领域的研究热点,涉及多个学科的交叉,所需要研究的内容可以分为四个部分,网络通信协议、核心支撑技术、自组织管理、开发与应用。
每个部分都有一些关键技术需要解决。
(1)网络通信协议由于传感器节点能量很受限,其计算、存储和通信能力十分有限,每个节点只能获取局部网络的信息,因而节点上所运行的网络通信协议不能太复杂;同时,WSN拓扑结构和外界环境也是不断地变化,对通信协议的设计也提出了更高的要求。
WSN通信协议包括物理层、数据链路层、网络层和传输层,它们相互配合运行。
(2)核心支撑技术WSN里的核心支撑技术使用网络通信协议提供的服务,并通过应用服务接口来屏蔽底层网络的细节,使终端用户可以方便地对WSN进行操作。
它的核心技术包括:能量挖掘、能量节省管理、拓扑控制、节点定位、时间同步、网内信息处理、网络安全等。
节点的能量成为无线传感器网络发挥效能的瓶颈。
无线网络传感器节点的能量供应系统应根据自身特点进行设计, 传感器节点功耗较低, 但功耗变化范围比较大。
如果利用能量挖掘技术从环境中挖掘能量, 使节点具有能量补充的能力, 这将从根本上解决节点的能量供给问题。
典型方法是利用能量挖掘装置, 可以挖掘各类能量如风能、太阳能、温差、振动等形式的能量。
在能量管理方面,由于无线传感器网络节点多, 覆盖范围大, 工作环境复杂, 能源无法替代, 设计有效的策略延长网络的生命周期成为无线传感器网络的核心问题。
休眠机制是节省能源的最有效方式之一, 如何进行休眠调度而不影响传感器网络的正常运行十分重要。
定位技术主要指的是节点定位, 即确定传感器的每个节点的相对位置或绝对位置。
它是无线传感器网络研究领域中非常重要的一个研究方向, 特别是军事应用的基础。
WSN系统可以智能地选择一些特定的节点来完成任务, 从而大大降低整个系统的能耗, 提高系统的存活时间。
典型的基于距离的定位算法分别利用RSSI、TOA、TDOA、AOA 测距来定位节点。
距离无关的定位机制无需测量节点间的绝对距离或方位, 因而降低了对节点硬件的要求,使得节点成本更适合于大规模无线传感器网络, 典型的距离无关的定位算法包含质心法、DV2Hop、Amorphous 和APIT 算法。
当然,安全问题是也无线传感网络面临的一个关键的问题。
无线传感网络大部分采用无线射频连接,无线电电磁的干扰使信噪比变差导致无法通信。
而人为的干扰可以采用被动的方式监听网络中传送的数据包, 还可以对监听到的数据包进行解析, 主动发出入侵数据包以非法窃取或者修改某些重要信息, 或者针对无线传感网络能量有限性的特点, 发送大量无用的数据包导致能量耗尽而瘫痪。
无线传感网络中的两种专用安全协议:SNEP 和uTESLA。
SNEP 的功能是提供节点到接收机之间数据的鉴权、加密、刷新, uTESLA的功能是对广播数据的鉴权。
当前对无线传感网络安全方面的研究集中在基于计算能力以及通信能力有限状态下的自适应安全机制。
这类研究致力于加密与消息认证机制, 及在密钥组管理。
(3)自组织管理多变的网络状态及外在环境要求无线传感器网络要具有自组织能力,能够自动组网运行、自行配置维护、适时转发监测数据。
自组织管理技术使用网络通信协议提供的服务,通过网络管理接口来屏蔽底层的细节,使终端用户可以方便地管理资源分配。
其自组织管理技术包括:节点管理、资源和任务管理、数据管理、初始化与系统维护等。
(4)开发与应用作为一种源于应用而又服务于应用的现行网络技术,WSN还要有完整的软硬件设计原则,高效的开发平台以及一系列别具特色的应用实例。
其内容包括:仿真平台的建立,硬件系统开发、操作系统、软件开发、环境监测应用、目标追踪应用等。
3 无线传感器网络的应用传感器网络有着巨大的应用前景,美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展的报告中,分别将无线传感器网络列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的10大技术之一。
无线传感器网络,塑料电子科学和仿生人体器官又被称为全球未来三大高科技产业。
已有和潜在的传感器应用领域包括:军事侦察、环境监测、医疗、建筑物监测等等。
随着传感器技术、无线通信技术、计算机技术的不断发展和完善,各种传感器网络将遍布我们生活环境,从而真正实现“无处不在的计算”。
(1)军事应用在军事领域,传感器网络将会成为C4ISRT(command,control,communication,computing,intelligence,surveillance,reconnaissance and targeting)系统[3]不可或缺的一部分。
C4ISRT系统的目标是利用先进的高科技技术,为未来的现代化战争设计一个集命令、控制、通信、计算、智能、监视、侦察和定位于一体的战场指挥系统,受到了军事发达国家的普遍重视。
因为传感器网络是由密集型、低成本、随机分布的节点组成的,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,这一点是传统的传感器技术所无法比拟的。
在战场,指挥员往往需要及时准确地了解部队、武器装备和军用物资供给的情况,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指挥所,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。
当然,也可以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利于作战的信息。
在军事应用中,与独立的卫星和地面雷达系统相比,传感器网络也有潜在无可比拟的优势。
(2) 环境科学应用于环境监测的传感器网络,一般具有部署简单、便宜、长期不需更换电池、无需派人现场维护的优点。
通过密集的节点布置,可以观察到微观的环境因素,为环境研究和环境监测提供了崭新的途径。
传感器网络研究在环境监测领域已经有很多的实例。
这些应用实例包括:对海岛鸟类生活规律的观测,气象现象的观测和天气预报,生物群落的微观观测,森林火警和洪灾预警,农田管理等。
(3)医疗健康传感器网络在医疗领域也有一些成功实例。
SSIM(Smart Sensors and Integrated Microsystems)项目中,100个微型传感器被植入病人眼中,从而帮助盲人获得了一定程度的视觉。
借助于各种医疗传感器网络,人们可以享受到更方便更舒适的医疗服务,比如:远程健康监测和病变器官观察等。
(4)家庭、建筑及城市管理各种无线传感器可以灵活方便地布置于建筑物内,监测建筑安全;也可布置于房间内获取室内环境参数,从而为居室环境控制和危险报警提供依据;还可布置于道路上,为出行者提供信息服务,或发现违章及时报警和记录。
(5)工业应用在一些危险的工作环境,如煤矿、石油钻井、核电厂等,利用WSN可以探测工作现场有哪些员工,他们在做什么以及他们的安全保障。
而在机械制造和工业近控制过程中,也可以利用WSN来测量各种参数,形成一个统一的网络,及时利用各种参数达到管理和自动控制的目的。
(6)其他应用WSN还可以应用于各种场景,如桥梁的监测,防灾减灾,电子牧场,太空探索、地震救护、体育裁判、物流管理、海洋测量等。
4 传感器网络的研究进展传感器网络的研究起源于美国军方的作战要求,1978年DARPA在卡耐基梅隆大学成立了分布式传感器网络工作组。