无线传感器网络-电子技术应用.ppt

无线传感器网络（WSN）综述 ---王宣丹 2007/6/6 主要内容： WSN概述 历史以及发展现状 WSN的体系结构 WSN的特征 WSN的应用 WSN的协议 关键技术 未来发展机遇展望 WSN概述 无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）系统是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等。 WSN概述（续） 无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）就是由部署在检测区域内大量的廉价卫星传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知的对象信息，并发送给观察者。 构成WSN的三要素： 传感器、感知对象、观察者。 WSN概述（续） 影响力 ☆美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展报告中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。 ☆传感器网络被列为未来3大高科技产业一。 ☆美国的《技术评论》将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术。 ☆《商业周刊》 预测的未来4大新技术中，无线传感器网络也列入其中等。 历史以及发展现状 国外： 起源于美国，根源可追溯到1978年由国防部高级研究计划署（DARPA）在卡内基-梅隆大学发起的分布式传感器研讨会。 具有代表性的项目包括：1993-1999年间由美国国防高级研究计划署(DARPA)资助，加州大学洛杉矶分校(UCLA)承担的WINS项目； 1999-2001年间由DAPRA资助UC?Berkeley承担的Smart?Dust项目。 历史以及发展现状（续） 1998-2002年DARPA资助，加州大学伯克利分校等25个机构联合承担的SensIT计划； 1999-2004年间海军研究办公室的SeaWeb计划等。 国内： 中国的一些研究机构近年开始研究：中国科学技术大学、清华大学、中科院计算所、上海微系统所、沈阳自动化所以及合肥智能所等研究单位 。 历史以及发展现状（续） 之所以国内外都投入巨资研究机构纷纷开展无线传感器网络的研究，很大程度归功于其广阔的应用前景和对社会生活的巨大影响。 WSN的体系结构 传感器网络结构 WSN的体系结构（续） 传感器节点结构 WSN的体系结构（续） 传感器网络协议栈 WSN的特征 ☆与无线网络的区别 传感器网络集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，节点数目庞大（上千甚至上万），分布密集，因环境和能量的耗尽，容易出现故障，节点通常固定不动。能量、处理能力、存储能力、通信能力有限。不同于传统无线网络的高服务质量和高效的带宽的利用，节能是其设计的首要考虑因素。 WSN的特征（续） ☆节点的限制 ※电池能量有限 ※通信能力有限 能量消耗和通信距离关系E正比于d (n).{2<n<4} ※计算和存储能力有限 WSN的特征（续） ☆传感器网络的特点： 大规模网络 自组织网络 动态性网络 可靠性网络 应用性相关的网络 以数据为中心的网络 WSN的应用 ☆军事上的应用 传感器网络具有可快速部署、可自组织、隐蔽性强和高容错性的特点，因此非常适合军事上的应用。通过飞机或炮弹直接将传感器节点散播到敌方阵地内部，或者在公共隔离带部署传感网络，就能隐蔽而且近距离的准确收集战场信息。 例:传感器网络已经成为美军事C4ISRT系统必不可少的一部分。 WSN的应用（续） ☆环境观测和预报系统 可以用于检视农作物灌溉情况、土壤空气情况、牲畜和家禽的环境状况和大面积的地表监测、气象和地理研究、洪水监测等。 例：ALERT系统中就有用于监测降雨量、河水水位和土壤水分，并依此预测爆发山洪的可能性。 WSN的应用（续） ☆医疗护理 用于人体的各种生理数据，跟踪和监控医院内医生和患者的行动，医院的药物管理等。 例：一个可以成像的特殊发送器芯片与精巧设计的超低功率无线技术结合，就可以实现可用于一个胃肠道诊断的微型吞服摄像胶囊。患者吞下维C片大小的成像胶囊后，胶囊经过食道、胃和小肠时就可将图象广播出来。胶囊由一个摄象机、LED、