無線傳感器網(wǎng)絡(luò)總數(shù)

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1、緒論無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN，WirelessSensorNetworks)是指由大量部署在感知區(qū)內(nèi)的，廉價(jià)的、體積較小的傳感器節(jié)點(diǎn)所組成的一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)智能網(wǎng)絡(luò)采用無線通信的方式自主的傳輸信息，自行的解決一些網(wǎng)絡(luò)問題，它不需要基礎(chǔ)設(shè)施支持。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身所具有的特殊功能感知和采集自身所處的地理環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)所需的各種信息，通過加密和無線傳輸技術(shù)把這個(gè)有用信息以多跳的方式傳輸給監(jiān)測中心作進(jìn)一步處理。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)的探測功能決定了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的使用功能，現(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡(luò)中所具有的各種各樣傳感器節(jié)點(diǎn)能夠探

2、測包括土壤成分、有毒氣體、地震（Earthquake）、電磁（Electromagnetic）、溫度（Temperature）、濕度（Humidity）、噪聲（Noise）、光強(qiáng)度、壓力（Pressure）、移動(dòng)物體的大小、速度和方向等周邊環(huán)境中多種多樣的物理現(xiàn)象。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，適用于傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位算法、加密和安全技術(shù)、節(jié)能技術(shù)等也不斷地得到發(fā)展和優(yōu)化，這就更加豐富了傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在航空、軍事、防爆、反恐、救災(zāi)、環(huán)境、保健、醫(yī)療、家居、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用更加突出和廣泛[1-5]。1.1課題

3、研究目的及意義無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最早應(yīng)用于監(jiān)測敵方潛艇的活動(dòng)情況，是冷戰(zhàn)時(shí)期美國先進(jìn)國防研究項(xiàng)目局（DARPA，DefenseAdvancedResearchProjectsAgency）針對(duì)監(jiān)測海洋中敵方潛艇的活動(dòng)情況所展開的一個(gè)研究項(xiàng)目。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是涉及無線通信、分布式信息處理、嵌入式計(jì)算和傳感器等多學(xué)科的綜合性技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是二十一世紀(jì)最重要的新技術(shù)之一，作為新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò)更加智能化和多功能化，在許多場合都能找到其用武之地。美國《MIT技術(shù)評(píng)論》評(píng)選出對(duì)人類未來生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的十大新興技術(shù)中，WSN排列第一位[6

4、]。由于其存在的巨大應(yīng)用價(jià)值，目前世界上許多國家的軍事、工業(yè)、商業(yè)等部門都投入大量的人力、物力對(duì)WSN進(jìn)行研究和應(yīng)用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)像其它許多新技術(shù)一樣，最早有關(guān)的研發(fā)都是從國防、軍事等角度出發(fā)來進(jìn)行考慮的。美國軍方意識(shí)到傳感器網(wǎng)絡(luò)在以網(wǎng)絡(luò)為核心的現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中是一個(gè)關(guān)鍵性的技術(shù)之一，因此設(shè)立了一系列的軍事WSN研究項(xiàng)目。在學(xué)術(shù)界，歐美地區(qū)的一些發(fā)達(dá)國家和亞太地區(qū)的一些發(fā)展中國家如：德國、法國、芬蘭、英國、日本等國的研究機(jī)構(gòu)都投入大量的精力和研發(fā)資金，制定了一系列的WSN研究計(jì)劃，積極支持相關(guān)基礎(chǔ)理論的研究[7]。著名院校如：加州大學(xué)洛

5、杉磯分校（UCLA，UniversityofCalifornia，LosAngeles）、伯克利分校（UCLB，UniversityofCalifornia，Berkeley）、南加州大學(xué)（USC，UniversityofSouthernCalifornia）等紛紛設(shè)立WSN相關(guān)研究項(xiàng)目。傳感器通過通信網(wǎng)絡(luò)相互協(xié)作把信息傳送到?jīng)Q策方，它可以通過多重觀測、擴(kuò)大探測區(qū)域、縮短響應(yīng)時(shí)間等技術(shù)來提高偵察和追蹤的性能，并且可以通過商業(yè)網(wǎng)絡(luò)和一般的網(wǎng)絡(luò)接口來降低成本。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的通信、廣播等無線網(wǎng)絡(luò)相比有著本質(zhì)的區(qū)別，后者通過資源管理和

6、優(yōu)化路由等策略使得寬帶利用率最大化，能夠同時(shí)為靜止的和高速移動(dòng)的用戶提供高質(zhì)量、高穩(wěn)定度的通信和廣播服務(wù)。而在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)廣泛播撒于特定的環(huán)境中，在許多應(yīng)用場合傳感器節(jié)點(diǎn)都不具有移動(dòng)性[8]。另外由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都是隨機(jī)播撒的，外界無法知道這些節(jié)點(diǎn)所分布的具體位置，這些節(jié)點(diǎn)都是作為一次性使用而設(shè)計(jì)的，它們是利用自身存儲(chǔ)的能量進(jìn)行工作，一旦電量耗盡其能源也無法得到補(bǔ)充，這個(gè)節(jié)點(diǎn)的生命周期也就結(jié)束了，因此設(shè)計(jì)高效、低復(fù)雜度的算法來延長傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期和定位精度成了研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心任務(wù)。WSN在我國的研究開

7、展較晚，研究水平與歐美等國家相比還存在著巨大的差距。目前國內(nèi)研究的重點(diǎn)還是集中在跟蹤國外所研究算法中的某一個(gè)方面，主要是針對(duì)特定問題進(jìn)行研究，缺乏綜合性和創(chuàng)新性。另外，國內(nèi)研究方法多采用軟件仿真，多是從理論上分析，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并且很少有研究者能夠提出新穎、與眾不同的研究算法，在WSN的研究過程中，還有很長的路要走，這也需要千千萬萬的科技和實(shí)踐工作者繼續(xù)努力，不斷的推動(dòng)WSN的應(yīng)用和發(fā)展。1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量具有感知能力、通信能力和計(jì)算能力的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。不同類型的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了不同類型的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

8、。雖然傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不盡相同，但一般都是由電源部分、傳感單元（由傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成）、通信單元（由無線通信模塊組成）、處理單元（由嵌入式微處理器構(gòu)成，包括CPU、存儲(chǔ)器、嵌入式操作系統(tǒng)等）等四部分組成[9]。此