无线传感器网络及应用研究(1)

 随着微电子技术、计算机技术、无线通信和传感器技术的飞速发展和日益成熟，无线传感器网络得到迅速发展。无线传感器网络能实时监测、感知、采集和处理各种监测对象信息，已经成为了科学研究领域最前沿的课题之一。文章主要介绍了无线传感器网络的概念、结构、特点及其在一些领域的应用，并展望了无线传感器网络未来发展。

微电子技术、计算机技术、无线通信和传感器技术的飞速发展和日益成熟，推动了低成本、低功耗无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Network)的发展。无线传感器网络研究具有很广泛的应用前景：军事侦察、环境科学、医疗卫生、工业自动化、商业应用等。传感器网络的研究是很有必要的。这里主要介绍无线传感器网络的概念、结构、特点，及在一些领域的应用情况，并对无线传感器网络未来的发展情况进行了展望。

1 无线传感器网络

无线传感器网络是一组传感器以Ad hoc方式组成的有线或者无线网络，其目的是协作地感知、收集和处理传感器网络所覆盖地理区域中感知对象的信息，并传递给观察者。这种传感器网络集中了传感器技术、嵌入式计算机技术和无线通信技术，能协作地感知、监测和收集各种环境下所感知对象的信息，通过对这些信息的协作式信息处理，获得感知对象的准确信息，然后通过Ad hoc方式传送给需要这些信息的用户。

2 WSN的主要特点

作为一种新型网络，相比传统的无线网络，无线传感器网络具有如下特点：

1)大面积的空间分布 比如在军事应用方面，可以将无线传感器网络部署在战场上跟踪敌人的军事行动，智能化的终端可以被大量装在宣传品、子弹或炮弹壳中，在目标地点撤落下去，形成大面积的监视网络。

2)能源受限制 网络中每个节点的电源是有限的，网络大多工作在无人区或者对人体有伤害的恶劣环境中，几乎不可能更换电源，这要求网络功耗小，以延长网络的寿命。而且要尽最可能节省电源消耗。

3)网络自动配置，自动识别节点 包括自动组网、对入网的终端进行身份验证泐止非法用户入侵。相对于那些布置在预先指定地点的传感器网络而言，无线传感器网络可以借鉴Ad hoc方式来配置，当然前提是要有一套合适的通信协议保证网络在无人干预的情况下自动运行。

4)网络的自动管理和高度协作性 在无线传感器网络中，数据处理由节点自身完成，以数据为中心的特性是无线传感器网络的又一特点。每个节点仅知道自己邻近节点的位置和标识，传感器网络通过相邻节点之间的相互协作来进行信号处理和通信，具有很强的协作性。

5)传感器网络的拓扑结构变化快 传感器网络自身的特点使得传感器网络的拓扑结构变化很快，这对网络各种算法的有效性提出了挑战。此外，如果节点具备移动能力，也有可能带来网络的拓扑变化。

3 WSN节点的结构

传感器节点一般由传感、数据处理、无线通信和供电等4个模块组成，如图l所示。