《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》課件第3章 傳感技術(shù)

內(nèi)容回顧第2章介紹了常見的自動識別方法和技術(shù)，重點介紹了RFID技術(shù)IC卡系統(tǒng)構(gòu)成，一維和二維條形碼RFID的概念和系統(tǒng)組成，標(biāo)簽的存儲方式、分類以及常用頻率RFID標(biāo)簽防沖突方法（基于ALOHA協(xié)議/基于二進(jìn)制樹協(xié)議）本章重點介紹傳感器技術(shù)，涉及傳感器的基本概念和典型應(yīng)用，以及常用的硬件平臺和操作系統(tǒng)等內(nèi)容。物聯(lián)網(wǎng)感知層之范東琦傳感器技術(shù)1、傳感器概述

2、傳感器的設(shè)計部署 3、WSN4、WSN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 胡志明小道第一種是震動傳感器。它設(shè)在地表層，能將目標(biāo)引起的地面震動信號轉(zhuǎn)化為電信號，放大后發(fā)給監(jiān)控中心。它的探測距離比很多傳感器都遠(yuǎn)，但這一距離很受土質(zhì)的影響：土質(zhì)硬，探測距離就遠(yuǎn)；土質(zhì)軟，探測距離則近。此外，洼地、溝壕、水溪幾乎可以完全阻止它的探測。而對目標(biāo)進(jìn)行更準(zhǔn)確的鑒別，如判斷是徒手人員還是武裝人員，判斷是履帶車輛還是輪式車輛，當(dāng)時也還做不到。所以當(dāng)越南人趕出大批的牛羊以假隱真，震動傳感器的探頭難免上當(dāng)受騙。第二種是聲響傳感器。這種傳感器就像常見的“話筒”，可以把目標(biāo)發(fā)出的聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柊l(fā)給監(jiān)控中心，再還原為聲音信號以進(jìn)行識別。聲響傳感器分辨力強(qiáng)，探測范圍大，但同時耗電量也較大，通常只能受人工指令信號控制探測，或者與耗電少的震動傳感器聯(lián)用。平時震動傳感器工作時，聲響傳感器則關(guān)機(jī)，等震動傳感器探測到目標(biāo)后再啟動聲響傳感器。這樣雖能取長補短，但兩種傳感器只要被破壞一種，探測能力就會大大降低。因此，當(dāng)越南人的猩猩、猴子在樹上躥上跳下時，聲響傳感器起到的警示作用實在有限。第三種是磁性傳感器。它能連續(xù)發(fā)出無線電信號形成一個靜磁場。當(dāng)鐵磁金屬制成的物體進(jìn)入其中，會感應(yīng)產(chǎn)生一個新磁場，擾動原來的靜磁場并產(chǎn)生電信號，從而實現(xiàn)對攜帶武器的人和車輛的探測。磁性傳感器鑒別目標(biāo)性質(zhì)的能力較強(qiáng)，反應(yīng)速度也較快。但是它受到設(shè)備體積和重量的限制，使得探測距離較近。此外如果敵方采用磁屏障，也能有效限制其探測功能的發(fā)揮。傳感器→無線傳感器→無線傳感器網(wǎng)絡(luò)第一階段:最早可以追溯至越戰(zhàn)時期使用的傳統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)。第二階段:二十世紀(jì)80年代至90年代之間。主要是美軍研制的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、海軍協(xié)同交戰(zhàn)能力系統(tǒng)、遠(yuǎn)程戰(zhàn)場傳感器系統(tǒng)等。這種現(xiàn)代微型化的傳感器具備感知能力、計算能力和通信能力。因此在1999年，商業(yè)周刊將傳感器網(wǎng)絡(luò)列為21世紀(jì)最具影響的21項技術(shù)之一。第三階段:21世紀(jì)開始至今，也就是9·11事件之后。這個階段的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點在于網(wǎng)絡(luò)傳輸自組織、節(jié)點設(shè)計低功耗。除了應(yīng)用于反恐活動以外，在其它領(lǐng)域更是獲得了很好的應(yīng)用，所以2002年美國國家重點實驗室－－橡樹嶺實驗室提出了“網(wǎng)絡(luò)就是傳感器”的論斷。發(fā)展史：兩條主線加州伯克萊分校SmartDust項目微型化傳感器節(jié)點對無線傳感器的研究始于20世紀(jì)90年代加州洛杉磯分校LWIN項目低功耗無線傳感節(jié)點1996年，LWIM團(tuán)隊將多種傳感器、控制和通信芯片集成在一個設(shè)備上，開發(fā)了LWIM節(jié)點1998年，LWIM團(tuán)隊和Rockwell科學(xué)中心合作開發(fā)了WINS節(jié)點1999年，該校發(fā)布了WeC節(jié)點之后，該校又發(fā)布了一系列節(jié)點，包括Mica、Mica2、Mica2Dot，MicaZ

計算機(jī)硬件的發(fā)展通常遵循摩爾定律：集成電路上可容納的晶體管數(shù)量，約每隔18個月增加一倍，性能也將提升一倍。

無線傳感器節(jié)點的發(fā)展并沒有像摩爾定律預(yù)測的速度發(fā)展！時間硬件能力摩爾定律

預(yù)測的曲線傳感器節(jié)點發(fā)展曲線2004制約傳感器性能提升的因素？功耗的制約：無線傳感節(jié)點一般被部署在野外，不能通過有線供電。其硬件設(shè)計必須以節(jié)能為重要設(shè)計目標(biāo)。價格的制約：無線傳感節(jié)點一般需要大量組網(wǎng)，以完成特定的功能。其硬件設(shè)計必須以廉價為重要設(shè)計目標(biāo)。體積的制約：無線傳感節(jié)點一般需要容易攜帶，易于部署。其硬件設(shè)計必須以微型化為重要設(shè)計目標(biāo)。人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。傳感器作為信息獲取的重要手段，與通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)共同構(gòu)成信息技術(shù)的三大支柱。中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟認(rèn)為，傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來?！薄皞鞲衅鳌痹谛马f式大詞典中定義為：“從一個系統(tǒng)接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個系統(tǒng)中的器件”。無線傳感節(jié)點無線傳感節(jié)點的組成：電池、傳感器、微處理器、無線通信芯片；相比于傳統(tǒng)傳感器，無線傳感節(jié)點不僅包括傳感器部件（左上圖），還集成了微型處理器和無線通信芯片等，能夠?qū)Ω兄畔⑦M(jìn)行分析處理和網(wǎng)絡(luò)傳輸。分類按用途分類壓力敏和力敏傳感器、位置傳感器、液位傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、射線輻射傳感器、熱敏傳感器。按原理分類振動傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器等。按輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)分類模擬傳感器：將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。數(shù)字傳感器：將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號（包括直接和間接轉(zhuǎn)換）。膺數(shù)字傳感器：將被測量的信號量轉(zhuǎn)換成頻率信號或短周期信號的輸出（包括直接或間接轉(zhuǎn)換）。開關(guān)傳感器：當(dāng)一個被測量的信號達(dá)到某個特定的閾值時，傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號。按其制造工藝分類集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。薄膜傳感器則是通過沉積在介質(zhì)襯底（基板）上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時，同樣可將部分電路制造在此基板上。厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。按測量目分類物理型傳感器是利用被測量物質(zhì)的某些物理性質(zhì)發(fā)生明顯變化的特性制成的。化學(xué)型傳感器是利用能把化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等化學(xué)量轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的敏感元件制成的。生物型傳感器是利用各種生物或生物物質(zhì)的特性做成的，用以檢測與識別生物體內(nèi)化學(xué)成分的傳感器。按其構(gòu)成分類基本型傳感器：是一種最基本的單個變換裝置。組合型傳感器：是由不同單個變換裝置組合而構(gòu)成的傳感器。應(yīng)用型傳感器：是基本型傳感器或組合型傳感器與其他機(jī)構(gòu)組合而構(gòu)成的傳感器。按作用形式分類按作用形式可分為主動型和被動型傳感器。主動型傳感器又有作用型和反作用型，此種傳感器對被測對象能發(fā)出一定探測信號，能檢測探測信號在被測對象中所產(chǎn)生的變化，或者由探測信號在被測對象中產(chǎn)生某種效應(yīng)而形成信號。檢測探測信號變化方式的稱為作用型，檢測產(chǎn)生響應(yīng)而形成信號方式的稱為反作用型。被動型傳感器只是接收被測對象本身產(chǎn)生的信號，如紅外輻射溫度計、紅外攝像裝置等。主要特性傳感器動態(tài)特性所謂動態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)來表示。這是因為傳感器對標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)容易用實驗方法求得，并且它對標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)與它對任意輸入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。階躍響應(yīng)當(dāng)激勵為單位階躍函數(shù)時，電路的零狀態(tài)響應(yīng)稱為單位階躍響應(yīng)，簡稱階躍響應(yīng)。頻率響應(yīng)系統(tǒng)對正弦信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性。穩(wěn)態(tài)是系統(tǒng)的運動在過渡過程結(jié)束后的狀態(tài)。系統(tǒng)的頻率響應(yīng)由幅頻特性和相頻特性組成。幅頻特性表示增益的增減同信號頻率的關(guān)系；相頻特性表示不同信號頻率下的相位畸變關(guān)系。根據(jù)頻率響應(yīng)可以比較直觀地評價系統(tǒng)復(fù)現(xiàn)信號的能力和過濾噪聲的特性。傳感器的線性度通常情況下，傳感器的實際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個近似程度的一個性能指標(biāo)。擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。傳感器的靈敏度靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。

它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。

靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。

提高靈敏度，可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高，測量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。傳感器的分辨率分辨率是指傳感器可感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過某一數(shù)值時，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化超過分辨率時，其輸出才會發(fā)生變化。通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點的分辨率并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。1、傳感器概述

2、傳感器的設(shè)計部署3、WSN4、WSN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 硬件平臺1、傳感器概述

2、傳感器的設(shè)計 3、WSN4、WSN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetwork,WSN）是由大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)被感知對象的信息，并最終把這些信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)的所有者。體系結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）是隨著傳感器技術(shù)、無線射頻通信技術(shù)、微機(jī)電技術(shù)以及數(shù)字信號處理技術(shù)等的飛速發(fā)展而誕生的新興研究領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點是一種在微小的體積內(nèi)集成數(shù)據(jù)采集、處理和無線通信等模塊、并被隨機(jī)撒布在工作區(qū)域的節(jié)點，這些節(jié)點通過自組織的方式構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作的方式實時感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)的信息，并經(jīng)過多跳的方式經(jīng)由匯聚節(jié)點鏈路將整個區(qū)域的信息傳送到遠(yuǎn)程控制管理中心。反之遠(yuǎn)程控制管理中心也可以對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進(jìn)行實時監(jiān)控和操作。下圖是一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)A、B、C、D、E是傳感器節(jié)點，在網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)數(shù)據(jù)采集者、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站或簇頭節(jié)點的角色。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)傳感器AC/DC轉(zhuǎn)換處理器存儲器網(wǎng)絡(luò)MAC收發(fā)器能量供應(yīng)模塊傳感器模塊處理器模塊無線通信模塊特征與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)為主要目的不同，WSN是一種以測控為目的的無線網(wǎng)絡(luò)，它自身固有的一些特點如下：節(jié)點計算能力較低，能量和存儲容量有限由于WSN應(yīng)用環(huán)境和條件的復(fù)雜性與限制，并隨著傳感器功能專一性、結(jié)構(gòu)簡單化發(fā)展，WSN節(jié)點也更加微型化，節(jié)點多采用電池供電，且電池常為一次性使用，所以節(jié)點能量比較有限，同時，由于節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)大多采用單片機(jī)作為主控和管理單元，其計算能力和存儲空間都比較低，所以在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計方面應(yīng)追求簡單化。節(jié)點數(shù)量規(guī)模大，密度高為完成物理世界的高密度感知，WSN系統(tǒng)常常由上千上萬個節(jié)點組成，以此來準(zhǔn)確獲取監(jiān)控區(qū)域的相關(guān)信息。高密度的節(jié)點分布有利于利用簡單的節(jié)點通過彼此間的協(xié)同工作來提高系統(tǒng)的可靠性和工作質(zhì)量，提高網(wǎng)絡(luò)的健壯性和魯棒性。自組織節(jié)點通常都是隨機(jī)撒布在監(jiān)測區(qū)域，無法事先了解和設(shè)定網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錉顟B(tài)，所以需要網(wǎng)絡(luò)具備自組織能力，在工作時能有效建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜吐酚涉溌?，來完成?jié)點的組網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集傳輸功能。另外，當(dāng)監(jiān)測區(qū)域的個別節(jié)點出現(xiàn)故障或者耗能殆盡之后節(jié)點死亡時，或者由于添加新的節(jié)點到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中時，都需要網(wǎng)絡(luò)能夠自我進(jìn)行拓?fù)湔{(diào)整變換，以保證整個網(wǎng)絡(luò)能夠繼續(xù)健康工作。以數(shù)據(jù)為中心，節(jié)點具有數(shù)據(jù)融合能力傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)是以地址為中心的，各個終端是通過IP來相互識別和進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的，每個終端脫離網(wǎng)絡(luò)都能獨立工作；WSN是任務(wù)型網(wǎng)絡(luò)，各個節(jié)點協(xié)同監(jiān)測數(shù)據(jù)，是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)，脫離整個網(wǎng)絡(luò)，單個節(jié)點采集的數(shù)據(jù)沒有現(xiàn)實意義。WSN中可能有多個節(jié)點同時收集到用戶感興趣的數(shù)據(jù)，而為了避免冗余數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送造成能量浪費，這些數(shù)據(jù)要經(jīng)過數(shù)據(jù)融合處理后再傳輸。關(guān)鍵技術(shù)鏈路層關(guān)鍵技術(shù)：數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)媒體接入控制和建立節(jié)點之間可靠的通信鏈路，主要由介質(zhì)訪問控制MAC組成。設(shè)計高效的調(diào)度機(jī)制、低能耗、低復(fù)雜性編解碼、簡捷的差錯檢測和同步的控制方案和協(xié)議是鏈路層的關(guān)鍵問題。網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)層的主要任務(wù)是發(fā)現(xiàn)和維護(hù)路由。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點一般都采用多跳路由連接信源和信宿。但是，現(xiàn)存的DSDV/AODV/DSR等，一般不適合無線傳感器的特點，它必須開發(fā)屬于自己的路由協(xié)議。因此設(shè)計有效和安全的路由協(xié)議來提高通信連通性、降低能量消耗、延長網(wǎng)絡(luò)生存時間始終是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心問題。安全策略和協(xié)議：由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自身特點，使得實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)安全存在巨大的挑戰(zhàn)。安全的路由協(xié)議、高效的密鑰管理方案、安全的定位和認(rèn)證機(jī)制已經(jīng)有效地入侵檢測都是該領(lǐng)域的關(guān)鍵問題和研究熱點。數(shù)據(jù)融合技術(shù)：大多數(shù)無線傳感器應(yīng)用都是由大量節(jié)點構(gòu)成的，共同完成數(shù)據(jù)采集的任務(wù)，因此，在信息采集過程中，會有許多節(jié)點采集到相同的數(shù)據(jù)，這些冗余數(shù)據(jù)不能全部的傳給sink節(jié)點，這樣會浪費大量的通信能量在這些冗余信息中，對于能量有限的傳感器節(jié)點來說，這是不合適的。因此要在數(shù)據(jù)收集過程中，去除冗余信息，以減少網(wǎng)絡(luò)不必要的能耗，于是數(shù)據(jù)融合技術(shù)被提出。拓?fù)淇刂坪蛢?yōu)化：由于傳感器網(wǎng)絡(luò)缺乏持續(xù)、穩(wěn)定的能量補充，其首要設(shè)計目標(biāo)是通過高效使用能量來最大網(wǎng)絡(luò)生命期，從而也能采集更多的興趣數(shù)據(jù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的絕大部分能量消耗于通信傳輸環(huán)節(jié)，因此作為路由協(xié)議和MAC協(xié)議的運行平臺，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滹@然是實現(xiàn)生命期最大化的必要條件。好的拓?fù)淇刂颇軌蛱岣呗酚蓞f(xié)議和MAC協(xié)議的效率，為數(shù)據(jù)融合、時間同步和目標(biāo)定位等技術(shù)提供必要的基礎(chǔ)。定位技術(shù)及應(yīng)用：傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位的目的就是獲取各傳感器節(jié)點在平面或空間中的絕對或相對位置信息，在傳感器網(wǎng)絡(luò)的許多應(yīng)用中，用戶關(guān)心的一個重要問題是：在什么位置或區(qū)域發(fā)生了什么事件。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點感知、采集的數(shù)據(jù)必須綁定其位置信息，從而實現(xiàn)對這些數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用。應(yīng)用軍事應(yīng)用：非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，包括偵察敵情，監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學(xué)攻擊等多方面的用途，這是因為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由密集型、隨機(jī)分布的節(jié)點組成的，自組織性和容錯能力使其不會因為某些節(jié)點在惡意攻擊中損壞而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰，這一點是傳統(tǒng)傳感技術(shù)所無法比擬的。醫(yī)療應(yīng)用：如果在病人身上或老人身上安特殊用途的傳感器節(jié)點，如心率和血壓監(jiān)測設(shè)備。利用傳感器網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)生可以隨時了解被監(jiān)護(hù)病人或老人的情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，掌握他們的身體狀況，在危機(jī)情況時可以第一時間間進(jìn)行救助。環(huán)境應(yīng)用：隨著人們對環(huán)境問題的關(guān)注度越來越高，需要采集的數(shù)據(jù)也越來越多，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為隨機(jī)性研究數(shù)據(jù)的獲取提供了便利，它可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對農(nóng)作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分等。家庭和其他商業(yè)應(yīng)用：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)家居環(huán)境、工作環(huán)境智能化，例如嵌入家電和家具中的傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的無線網(wǎng)絡(luò)與Internet連接在一起將會對人們提供更加舒適、方便和具有人性化的智能家居和辦公環(huán)境。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實驗1結(jié)構(gòu)應(yīng)力測試建筑物對地震波響應(yīng)測試無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實驗2室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測樓宇自動化監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實驗3/index.phpGreatDuckIsland監(jiān)測動物生活習(xí)性擴(kuò)展

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議特點1.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中具有一個或多個特殊節(jié)點：匯聚節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點感知和采集數(shù)據(jù)都是通過單跳或者多跳的方式，最終都是送達(dá)匯聚節(jié)點的，而網(wǎng)絡(luò)中的除了匯聚節(jié)點的其他任何節(jié)點是不會成為數(shù)據(jù)流的最終目的節(jié)點，因此，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流方向是多對一和一對多的特點。匯聚節(jié)點ABCD無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議特點（續(xù)）2.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點密集，鄰節(jié)點采集的數(shù)據(jù)具有一定的相似性及關(guān)聯(lián)性，存在冗余信息。因此，信息需要經(jīng)數(shù)據(jù)融合處理后再進(jìn)行傳輸，以減少冗余數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，降低網(wǎng)絡(luò)中不必要的能量消耗。傳統(tǒng)的路由協(xié)議沒有考慮這方面的設(shè)計，所以現(xiàn)有的路由協(xié)議不能適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。3.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)大多是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)。用戶只關(guān)心網(wǎng)絡(luò)中某個方向上發(fā)生的事件，而不關(guān)心網(wǎng)絡(luò)中的具體的某個節(jié)點采集的信息，因此網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點不一定都需要唯一的地址，而傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)都是以地址為中心的網(wǎng)絡(luò)。因此，多數(shù)的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在以數(shù)據(jù)為中心應(yīng)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中不能夠很好地工作，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要其獨特的路由協(xié)議。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議特點（續(xù)）4.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點多數(shù)情況下是用電池供電，并且大多部署在惡劣的環(huán)境內(nèi)，無法更換電池，能量不能夠持久提供，所以為了使網(wǎng)絡(luò)能夠工作更長的時間，能量效率必須放在路由的設(shè)計首要地位，服務(wù)質(zhì)量（Qos）放在次要考慮。而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議均是以最求端到端延時最小，網(wǎng)絡(luò)利用率最高以及避免通信擁塞和均衡網(wǎng)絡(luò)流量的最優(yōu)路徑為目的，其設(shè)計的出發(fā)點是不同，所以不能很好的應(yīng)用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的設(shè)計要求

針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的上述特點，在設(shè)計路由協(xié)議時需要滿足下列要求。1.能量高效。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議不僅要選擇能量消耗小的傳輸路徑。而且要從整個網(wǎng)絡(luò)的角度考慮，選擇使整個網(wǎng)絡(luò)能量均衡消耗的路由。2.容錯性。傳感器節(jié)點容易因為能量耗盡或環(huán)境影響而失效，這要求路由協(xié)議具有一定的容錯能力，部分傳感器節(jié)點的失效不應(yīng)影響整個網(wǎng)絡(luò)的運行。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的設(shè)計要求（續(xù)）3.可擴(kuò)展性。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，監(jiān)測區(qū)域范圍內(nèi)節(jié)點密度不同，造成網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大小不同；節(jié)點失效、新節(jié)點的加入以及節(jié)點的移動，都會使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動態(tài)發(fā)生變化，這就要求路由協(xié)議具有可擴(kuò)