無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wsn)

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1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）摘要：無限傳感器是一種以通信為中心無線網(wǎng)絡(luò)。通過使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)人們可以實現(xiàn)信息的快遞、大范圍、自動化的采集和傳輸。它可以廣泛的應(yīng)用于國防軍事、環(huán)境監(jiān)測、物流領(lǐng)域、高效農(nóng)業(yè)、智能交通、醫(yī)療保健、制造業(yè)等領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：1.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簡介隨著傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、通信技術(shù)和半導(dǎo)體與微機(jī)電系統(tǒng)制造技術(shù)的飛速發(fā)展，具有感知、計算存儲和通信能力的微型傳感器應(yīng)用于軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和宇航各領(lǐng)域。無線網(wǎng)絡(luò)傳感器是集傳感器執(zhí)行器、控制器和通信裝置于一體，集傳感與驅(qū)動控制能力、計算能力、通信能力于一身的資源（計算、存儲和能

2、源）受限的嵌入式設(shè)備。由這些微型傳感器構(gòu)成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種監(jiān)測對象信息，并對這些信息進(jìn)行處理，傳送給需要這些信息的用戶。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）是由大量的具有通信和計算能力的微笑傳感器節(jié)點，以無線的方式連接構(gòu)成的自治測控網(wǎng)絡(luò)。一種普遍被接受的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義為：大規(guī)模、無線、自組織、多跳、無分區(qū)、無基礎(chǔ)設(shè)施支持的網(wǎng)絡(luò)，其中節(jié)點是同構(gòu)的，成本較低、體積較小，大部分節(jié)點不移動，被隨意散布在工作區(qū)域，要求網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有盡可能長的工作時間。一個典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)包括分布式無線傳感器節(jié)點（群）、

3、接受發(fā)送器匯聚節(jié)點、互聯(lián)網(wǎng)或通信衛(wèi)星和任務(wù)管理節(jié)點等。無線傳感器具有價格低廉、體積小、組網(wǎng)方便、靈活等特點。從21世紀(jì)開始，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)成為多學(xué)科交叉前沿研究熱點，引起了世界各國的極大關(guān)注。WSN由具有傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、交換路由模塊和無線通信模塊等大量傳感器節(jié)點，通過交換傳輸組成多跳的自組織、自學(xué)習(xí)無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，把感知對象的信息發(fā)送給控制著。WSN已成為一種全新的信息獲取、處理、傳輸和控制系統(tǒng)，并在軍事、工業(yè)、商業(yè)、醫(yī)療、災(zāi)害預(yù)報等領(lǐng)域有著廣闊應(yīng)用前景。WSN經(jīng)歷了從智能傳感器、無線智能傳感器到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的3個發(fā)展階段。智

4、能傳感器將計算能力嵌入到傳感器中，是傳感器節(jié)點不僅具有采集能力，而且具有信息處理能力。無線智能傳感器在智能傳感器的基礎(chǔ)上，增加了無線通信能力。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入到無線智能傳感器中，是傳感器在感知功能基礎(chǔ)上還具備交換信息、協(xié)調(diào)控制功能。WSN已成為下一代互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)的重要組成部分，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的國外研究現(xiàn)狀WSN的基本思想起源于20世紀(jì)70年代。1978年，DARPA在卡耐基梅隆大學(xué)城里了分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)工作組；1980年，DARPA的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)項目（DNS）

5、開啟了傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的先河。近幾年來，美國國防部遠(yuǎn)景設(shè)計研究局已投資幾千萬美元，幫助大學(xué)進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開發(fā)。美國國家自然基金委員會（NSF）也開設(shè)了大量與其相關(guān)的項目。NSF于2003年制定了WSN研究計劃，每年撥款3400萬美元支持相關(guān)研究項目，并在加州大學(xué)洛杉磯分校成立了傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中心。2005年對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和系統(tǒng)的研究計劃中，主要研究下一代高可靠、安全的可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)、可編程的無線網(wǎng)絡(luò)及傳感器系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)特征，資助金額達(dá)4000萬美元。此外，美國交通部、能源部、美國國家航空航天局也相繼啟動了相關(guān)的研究項目。美國所有著名院校幾乎

6、都有研究小組在從事WSN相關(guān)技術(shù)的研究。加州大學(xué)洛杉磯分校、加州大學(xué)伯克利分校、麻省理工學(xué)院、康奈爾大學(xué)、哈佛大學(xué)、卡耐基梅隆大學(xué)等在WSN研究領(lǐng)域?qū)蛹壿^為突出。國際相關(guān)學(xué)術(shù)會議中對WSN的研討增多，檢索論文數(shù)目逐年以較大幅度增加。美國的Intel、Freescale等公司也開展了WSN的研究工作。此外，加拿大、英國、德國、芬蘭、日本和意大利等國家的研究機(jī)構(gòu)也加入了WSN的研究。2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的國內(nèi)研究首次正式啟動出現(xiàn)于1999年中國科學(xué)院《知識創(chuàng)新工程點領(lǐng)域方向的研究》的“信息與自動化領(lǐng)域研究報告”中。2

7、001年中國科學(xué)院依托上海微系統(tǒng)所成立微系統(tǒng)研究與發(fā)展中心，旨在引領(lǐng)中科院WSN的相關(guān)工作。國家自然科學(xué)基金已經(jīng)審批了與WSN相關(guān)的一個重點課題和多項課題。2004年，將一項無線傳感器網(wǎng)絡(luò)項目（面向傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布自治系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及協(xié)調(diào)控制理論）列為重點研究項目。2005年，將網(wǎng)絡(luò)傳感器中的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)列入計劃。2006年將水下移動傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)列為重點研究項目。國家發(fā)改委下一代互聯(lián)網(wǎng)（CNGI）示范工程中，也部署了WSN相關(guān)的課題。在一份我國未來20年預(yù)見技術(shù)的調(diào)查報告中，信息領(lǐng)域157項技術(shù)課題中有7項與傳感器網(wǎng)絡(luò)直接相關(guān)。

8、2006年初發(fā)布的《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》為信息技術(shù)定義了3個前沿方向，其中2個與WSN的研究直接相關(guān)，即智能感知技術(shù)和自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。我國2010年遠(yuǎn)景計劃和“十五