传感网与智能控制中国电子科技集团公司第五十二研究所
2011年03月
目录
1、传感网研究意义 (1)
2、传感网领域的技术优势 (2)
2.1 技术优势 (2)
2.2 综合平台解决方案研究 (3)
3传感网络cetcStack协议研发 (4)
3.1 cetcStack协议介绍 (4)
3.2 cetcStack协议栈特点 (6)
4 信息采集层相关产品研发介绍 (8)
4.1 系列无线传感网采集器和路由器研发 (8)
4.2 无线应力采集器研发 (9)
4.3 无线传感网网关研发 (9)
3.5高空作业车控制器远程网关研发 (10)
3.6 塔吊监控产品研发 (10)
3.7 超高频RFID产品研发 (11)
3.8 GPS产品研发 (12)
4 广域网智能网关 (12)
5 综合平台研发 (12)
5.1 平台架构研究 (13)
5.2 平台子系统应用研究 (14)
6 行业解决方案 (15)
6.1 海康酒店能耗监测系统研究 (15)
6.2 电梯运行安全监控系统研究 (15)
6.3 建筑塔机运行安全系统研究 (16)
6.4 车辆管理系统研究 (16)
7 测试平台建设 (17)
8 行业前景展望 (17)
9 研发团队建设及资金预算 (17)
1、传感网研究意义
传感网络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，是全球未来的四大高技术产业之一。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、自组织网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协同实时监测和感知，将采集的各种监测对象数据以无线自组多跳的网络方式传送到用户终端，从而实现对各种环境进行监视和控制的目的。
在世界传感网领域，中国与德国、美国、韩国一起，成为国际标准制定的主导国之一。我国对传感网发展高度重视，已经把传感网明确列入2050年国家产业路线图，“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中也将传感网列入重点研究领域。工业和信息化部有关领导也表示，将通过制订科学的产业政策、技术政策和业务政策，加强对传感网的产业指导和政策引导，努力为传感网发展创造良好的政策和市场环境。
国内目前正进一步加大力度推进传感网的研究和应用。国内相关科研机构、企事业单位经过艰苦的技术研究，攻克了大量关键技术，取得了国际标准制定的重要话语权，传感网发展具备了一定产业基础，在电力、交通、安防等相关领域的应用也初见成效。
传感网借助于节点中内置的传感器测量周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号，从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等物质现象。由于传感设备及监测点均是分布式布置的，因此无线传感网更适合在该类领域应用。
无线传感网技术被国内外专家、知名企业、政府公认为是IT行业第四次产业革命的关键技术，也是继INTERNET之后的新的网络发展方向，该技术已被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要》、《国家“十一五”科学技术发展规划》、《浙江省应掌握自主知识产权的关键技术和重要产品目录》等国家、省市重点发展的目录。无线传感网技术的发展对于实现工业自动化、网络化、智能化发展具有十分重要的意义，预计将形成上千亿规模的相关产业。如何推动无线传感网技术发展，形成产业链促进产业规模，是无线传感网技术研发企业、相关产业应用企业以及政府相关部门正在探索的一个关键问题。综合国内外无线传感网技术发展的情况，开发无线传感网技术应用与促进无线传感网技术的推广是推动无线传感网产业规模化发展的关键步骤。
2、传感网领域的技术优势
2.1 技术优势
中国电子科技集团公司第五十二研究所是我国电子信息产业领域从事以计算机信息存储技术为核心的技术研究、产品开发、生产、销售、服务的军民结合的国家一类研究所，创建于1962年。重点发展无线传感网、数字安防、数字存储系统、绿色照明等技术及各类电子产品，其中数字安防技术及产品目前处于全球领先水平，产品市场占有率连续多年均高居国内第一，是国内最大的综合安防监控产品供应商，连续多年位居国内安防产业第一品牌。
在无线传感器网络领域，五十二所把“无线传感网络相关技术及应用”作为未来几年研究和新产品预研的主要方向，目标是成为国内技术领先、占据市场主导地位的无线传感网络平台供应商和平台技术解决方案提供商。从2005开始，五十二所和WSN主流厂商建立战略技术合作关系，对WSN进行了深入研究，包括了高低频段的多种无线技术，结合市场需求，实施无线传感器网络相关电子应用产品开发。基于自主知识产权的无线传感网技术在环保、智能家电、节能控制、工业自动化、网络智能仪表等领域快速发展并应用，整体上提升无线传感网技术及应用的科技水平，并提供适合行业应用的典型应用方案。
2.2 综合平台解决方案研究优势
传感网应用领域非常广泛，不同的产品及厂商均会针对具体的行业应用设计系统应用方案。综合平台解决方案是中电五十二所总结多年传感网及安防行业领域经验，依托自身强大研发实力，基于全新产品形态提出的新一代系统集成方案。综合平台将将传感器采集的模拟信号与数字信号(温度、湿度、压力、差压、状态、报警等)接入综合平台，由综合平台按照其分布区域或功能自动编排成各种表格，由监控中心负责数据分析、处理以及各个子系统之间共享。基于综合平台的传感网应用架构如图2.2.1所示。
图 2.2.1 传感网应用架构
中电五十二所具有信息采集层、无线传感网层、广域通信网以及信息存储与处理等各层核心技术及解决方案，将上述技术成功应用于无线传感网节点、广域智能网关以及综合平台，设计出很多行业解决方案并及时解决市政建设以及公共安全等领域用户需求。
3传感网络cetcStack协议研发
3.1 cetcStack协议介绍
根据无线传感器网络的特征，结合开放系统互联基本参考模型（Open Systems Interconnection reference model, OSI）的7层协议栈模型和TCP/IP 的4层协议栈模型，同时根据市场和应用的实际需求对cetcStack协议栈进
行设计。考虑到无线传感器网络的计算资源和存储资源都十分有限，并且通常数据传输率并不是很高，因此没有设计传输层，最终将cetcStack协议栈划分为4层，如图3.1.1所示。
图3.1.1 cetcStack协议栈体系结构
cetcStack协议栈采用分层结构，每一层负责完成所规定的任务，并为上层提供特定的服务。最底层的是物理层（Physical layer, PHY）：提供简单但健壮的信号调制解调、加解密、自适应频段切换和无线收发技术。其上是媒体访问控制层（Medium access control layer, MAC）：负责数据成帧、帧检测、媒体访问控制、拓扑控制和覆盖控制。在此基础上建立它的网络层（Network layer, NWK）：负责自组网、自维护、分簇管理、拥塞控制和
网络互联等功能。最高层为应用层（Application layer, APL）：提供面向用户的各种应用服务。
采用自主设计的cetcStack协议栈软件搭建的无线传感器网络，具有自组网、自维护、自适应、可扩展性等功能，用于实现短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信功能。网络运行无需人工干预，并可定制在短距离无线通信设备（Short Range radio communication Devices, SRD）频段或工业医疗科学（Industrial Scientific and Medical, ISM）频段，主要适用于自动控制和远程控制、数据采集等领域，可以嵌入各种设备，使用户能够基于此建立各自具体的应用。
3.2 cetcStack协议栈特点
cetcStack协议栈技术特点包括以下几方面：
(1) 合理的软件设计：
首先协议栈软件已实现模块化，模块之间符合强内聚、松耦合的依存关系，相关模块可为其他项目使用。其次，协议栈采用分层的结构设计思想，各层完成特定的任务，并且协同完成无线双向通信功能。
(2) 组网机制灵活：
工作频段灵活：可自适应选择SRD（sub-1 GHz）频段或ISM （2.4GHz、915MHz、868MHz）频段，并支持同一频段内不同信道的
切换功能；
支持协调器、路由器、终端设备3种协议设备类型；
支持星型、树型、网状3种不同的网络拓扑结构；
支持单播、组播、广播3种数据传输方式；
支持发射功率等关键网络参数可配置；
提供自组网、自维护功能。
(3) 可扩展性好：
采用基于能量均衡的动态分簇管理机制，结合完善的一跳邻居发现、连接网络、寻址、快速收敛路由机制，使协议栈具有良好的可扩展性。
(4) 鲁棒性强：
采用了带冲突避免的载波监听多址接入机制，内置精确的空闲信道评估机制和公平高效的退避算法，有效地避免了无线信号之间的竞争和冲突，此外，为了保证传输数据的可靠性，建立了完整的应答及重传通信协议；为关键网络参数如邻居和路由表等实现非易失性存储，增加突发情况下的网络鲁棒性。
(5) 友好且丰富的用户接口：
协议提供丰富的用户接口，包括：提供透明的数据传输功能，提供无线网络拓扑查询和配置功能，提供节点或网络运行状态查询和管理，提供节点参数查询和配置功能等等，极大地方便用户的使用，同时提高了网络的可控性。另外，用户还可以根据友好的用户接口进行二次应用开发。
(6) QoS保证：
对不同类型的业务流划分优先级，对于不同优先级的业务类给予不同级别的QoS保证。通过组网及数据传输过程中，链路及路径可用带宽估计，为需要固定带宽保证的通信业务预留相应带宽；同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用的时隙。
(7) 功耗低：
协议支持发射功率可配置、支持节点低功耗模式、支持电池供电模式、支持设备接收机状态可控等机制，可以有效地减少设备的功耗。
(8) 成本低：
因为协议栈支持的数据传输速率低，协议简单，无专利费用，所以大大降低了成本。
4 信息采集层相关产品研发介绍
4.1 系列无线传感网采集器和路由器研发
各个行业应用中，面向大规模自组网的无线传感器网络的节点，具有明显的优势：1、低成本、体积小、功耗低。2、安装简单，无线通讯。3、网络实现自组织组网，网络具有良好的自愈性和拓展性，运营成本低。4、采用自动路由技术，组网规模大，组网时间短。从长远来看，行业应用将成为未来几年传感网产业发展的主要驱动力。无线传感网节点适用规模较广：
可广泛应用于电力、节能、环境监测、工业仪器仪表监测等领域。经过多年的研究，我们成功研制出系列无线传感网节点，包括智能能耗采集节点、智能温湿度采集节点、智能模拟量采集、智能开关量采集及输出节点、智能防盗电子锁等系列节点，并应用于多个领域。
4.2 无线应力采集器研发
地铁隧道基坑开挖过程中，钢支撑的应用非常普遍。为保证施工安全和工程质量，在施工过程中，对钢支撑的受力情况进行实时监测，可以有效避免支撑轴力超过设计强度导致支承破坏而引起整个支护体系失稳。经过详实的市场调研以及和用户方探讨，我们设计出用于地铁/隧道基坑施工中钢支撑应力监测系统。该系统中，无线应力采集器是核心设备，其将应力传感器采集的信号，经过调理、采样、转换后数字化参量用于本地分析，并将分析结果采用基于cetcStack协议的无线传感网将实时传输到监控中心。监控中心实现被监测点应力状态信息的实时采集和汇总，并由监控中心集中管理平台实现分析及报警。
4.3 无线传感网网关研发
传感网在各个领域的应用均符合信息采集、信息传输、信息分析处理的架构，而信息采集层与信息传输层的接入和互联互通是核心。无线传感网将分布式的各个采集点的有效信息采集后，均汇聚到无线传感网网关，由其负责有效信息的分析处理以及为用户提供服务接口。在传感网应用架构中，无线传感网网关介于信息采集层和信息传输层之间，由其提供基于
cetcStack协议标准的节点组网、维护以及链路优化，同时负责信息传输层接入。我们研发的无线传感网网关具备无线传感网、以太、3G、GPRS等接口，充分发挥我们在无线传感网、网络接入等方面的技术优势，并将该网关设备成功应用于多个行业。
3.5高空作业车控制器远程网关研发
该产品能够支持高空作业车的数据资料维护；支持故障信息记录的获取显示，支持当前故障和历史故障的查询和显示；支持对指定的高空作业车进行实时状态监控和显示，发生故障时能够进行有效的提醒和显示；支持对指定的高空作业车进行GPS定位；更重要的是，通过远程网关，可以实时记录车辆的操作手柄，开关的动作次数以及液压阀的工作时间，给车辆的维护保养和高空作业车生产企业改进设计提供判定依据。
3.6 塔吊监控产品研发
塔式起重机是现代施工中必不可少的关键设备，是施工企业装备水平的标志性重要装备之一。随着我国塔机产量和保有量的不断增长，各种安全事故也日益增多，由于塔机是一种需要在施工现场安装和拆卸的施工机械，工地转移频繁，其安装和拆卸作业是塔机使用过程中的一个重要的、同时也是薄弱的、事故多发的环节。发生事故的原因主要是塔机使用环节普遍存在的超载和违章作业等现象，是导致塔机事故的直接原因。
该系统通过对塔机工作载荷（重量传感器）、位移信号（幅度传感器，高度传感器以及角度传感器）的采集，分析处理，实现对系统工作时起重
量、起重力矩、小车幅度、吊钩高度以及回转角度的实时监控，保证塔机的工作始终处在该塔机负荷特性表所限制的范围内；实时向操作者显示塔机的当前工作参数及与额定参数的对比状况，有效避免盲目操作，预防事故发生，为操作者提供安全保护；同时该系统能够实时记录塔机作业中的危险工况，为事故的分析处理提供可靠的依据。
3.7 超高频RFID产品研发
近年来，随着大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展，RFID技术进入商业化应用阶段。由于具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特点，RFID技术显示出巨大的发展潜力与应用空间，被认为是21世纪的最有发展前途的信息技术之一。
开发的UHF RFID固定式读写器产品，支持ISO 18000-6C & EPCglobal G2 MAC协议的多通道电子标签读写器，最多对外可以接4个不同增益的平板天线，扩展读卡有效范围，大大降低用户硬件成本。读标签最远距离可以达到10米，写标签最大距离4米（与发射功率、天线类型、标签类型和应用环境等因素有关）。RR435提供定时、触发三种工作模式，可外接触发装置，控制读写器的工作状态。RR435需要安装在室内或防水箱内，工业铝合金外壳，具抗干扰、抗雷防水能力。提供丰富的配置及管理工具，提供的安装向导，使用户在几分钟之内就能轻松开始读取标签，适合于物流供应链、医疗护理、智能交通、厂矿企业等等多种场合使用。
3.8 GPS产品研发
指安装在车辆上的车辆GPS信息采集设备研发，GPS对车辆当前所处位置和设备自身的基本信息进行采集的主机终端，主要包括前端音频图像采集模块、GPS信息采集模块、车辆通断油电控制模块等。
4 广域网智能网关
作为自主协议cetcStack传感网络与公共网络互联的接口，网关系列产品包括支持以太、GPRS、3G（EVDO/WCDMA/TD-SCDMA）、WiFi等接入方式。根据所提供的接口方式，分为WR系列3G无线路由器、WD系列GPRS DTU。网关系列产品不仅为cetcStack传感网络提供互联的接口，也为其他行业应用提供数字化到网络化提升的前端接口。
产品在ARM9、MIPS、Cortex M3等芯片架构基础上，基于Linux内核进行搭建，按照工业级要求进行软硬件及机械结构设计。产品在硬件、内核及应用软件上都具有灵活的可定制性，支持TCP/IP、UDP、ICMP、SMTP、HTTP、FTP、PPPoE等协议，支持防火墙功能，针对产品应用所存在的特殊恶劣环境，采用内置硬件看门狗等多种设计手段保证产品的稳定可靠。在无线网络数据安全上，该系列产品支持3G网络的VPDN功能，同时也内建了支持WEP、WPA、WPA2加密算法的协议，保证WiFi无线接入的安全性。
5 综合平台研发
5.1 平台架构研究
软件平台体系结构设计，从根本上决定了系统所能提供的业务服务的规模和水平。基于事实上的工业标准的J2EE平台和SOA面向服务的架构，是当前几乎所有的企业级业务平台所普遍采用的，被反复证明是目前最强壮、最博大、最高效、最具伸缩性和业务扩展能力的平台架构之一。
如图5.1所示，本软件采用了在J2EE三层体系结构基础上构建的面向业务的四层体系结构。
第一层为应用层，是面向于用户实际操作的客户端，是通过对安全管理具体业务的归纳、抽象，生成的各种应用模块，通过这些模块的组织，就可以支持不同的业务应用，同时根据应用场景，实现权限设置，分级管理。
第二层为业务层，呈现给用户专业化、个性化的具体业务流程和工具，是智能化的最终体现，是业务智能的最终表现形式；主要包括生产安全、公共安全、能源监控、应急救援等业务领域。
第三层为中间服务层，是软件平台系统的核心，采用高性能的应用服务器中间件、公共应用功能和系统管理工具，为应用层提供基础服务、管理策略和方法工具。同时按照所提供的服务来管理、组织和调度设备和信息资源。
第四层为现场设备接入层，实现了安防设备信息的归纳抽象，并接入到平台进行集成管理，使用户无需关心所使用的设备和信息资源的具体位置和形态，便于设备信息资源的组织和调度，更好的为业务服务。
图5.1 平台分层架构图
5.2 平台子系统应用研究
基于以上的平台构架，我们成功地将该构架应用于杭州市物联网示范工程，包括电梯安全运行物联系统、混凝土搅拌车超载超速监控管理系统、建设工程数字化监管系统、能源应用管理系统等，起到了非常好的示范作用。
6 行业解决方案
6.1 海康酒店能耗监测系统研究
能源系统即：供电系统、供水系统、供气系统、供冷系统、供热系统等，能源管理的核心就是对酒店中用电量、耗水量等的运行及状态的安全性、合理性的实时监测及科学化的管理。海康酒店能耗监测系统就是针对能量监测的能源管理整体解决方案。
海康酒店能耗监测系统是基于中国电子科技集团自主设计的无线传感器网络协议的应用系统。所采用的无线传感器网络具有自组网、自维护、自适应、可扩展性等功能，网络运行无需人工干预。网络由协调器、路由器和终端设备组成，支持星型、树型和网格型网络，安装简单，真正即插即用。
6.2 电梯运行安全监控系统研究
电梯运行安全物联系统定位于向电梯管理部门、电梯维保单位及电梯使用单位（物业公司）提供安全管理信息化共享平台，并协助处理故障电梯、协助救援过程，使电梯安全信息透明化、管理科学化、保养日常化，以提高电梯安全管理效率和电梯运行安全性。
电梯运行安全物联系统，大大提升了电梯的安全品质，有效地降低电梯故障率和困人率。发生电梯事故、困人事件时，能快速高效地组织各方力量，实施及时有效、科学专业的救援。电梯运行安全物联系统主要由3部分组成：前端子系统、传输网络和管理中心。
6.3 建筑塔机运行安全系统研究
建筑塔机运行安全系统可实时向操作者显示塔机当前的工作参数，如起重量、幅度、力矩等，改变了以往靠作业者估计的经验操作。在达到额定载荷的90%时，本系统会发出报警，提醒作业者注意，超过额定载荷时，系统会自动切断工作电源，强迫终止违规作业。
机械设备维护人员可实时掌握塔机的工作状态，根据本系统的统计数据，预先知道零部件的使用寿命情况，使机械修理具有针对性，改变只有零部件损坏了才去修理的被动局面，从根本上减少杜绝设备隐患。
本系统对每一台塔机的工作过程进行全程记录，管理者可实时调取信息，实现信息化管理，使管理多台塔机变得轻松自如，为管理部门评价操作者的技能、工作效率、有无违章劣迹等提供有效数据，使监督工作落到实处。
6.4 车辆管理系统研究
软件功能主要包括远程控制功能、设备自动报警功能、车辆资料管理功能、用户权限、服务器等基本资料维护。远程控制功能可以实现设备的远程断油、断电功能，实时采集GPS数据，支持手机远程唤醒设备，电话自动接听功能可以实现和司机的远程对话，实现对车辆的主动管理；车辆资料管理可以完成对车辆及设备信息的增添和更新，可以远程修改设备资料，进行设备升级；设备自动报警功能能够在设备发生故障时主动上报信息，及时采取补救措施；用户和服务器管理可以针对用户具体情况对服务器选用、用户权限、系统查看日志进行管理。
7 测试平台建设
产品的开发生产过程离不开测试设备对产品的检验。无论是传感网中的协调器、路由器以及采集器，还是RFID、GPS或者WCDMA、EVDO、WIFI等网关设备,各种指标性能涵盖了微波高频电路，低频模拟电路，传统数字电路，数模混合电路，以及高速数字电路以及EMC等领域。有效、科学、客观地对这些指标进行评估测试必须借助频谱分析仪，矢量信号分析仪，微波信号发生器以及针对不同标准的（比如WIFI，EVDO，GPRS等通信标准）综合测试仪等测试设备。
8 行业前景展望
我们目前涉及的传感网产品的应用前景是非常广阔的，在未来3年产业将达到2～3亿，主要包括：
●生产安全（建筑工地、地铁、桥梁等领域）
●公共安全（运输车辆、电梯等领域）
●能源管理（写字楼、园区、市政路灯等）
●应急指挥
9 研发团队建设及资金预算
传感网协议、节点、网关、平台和应用的研究需要投入大量的研发人力，2011～2013三年的计划研发人员将扩充到350人，相应配套的资金投入将在1.2亿左右。
无线传感网智能组网设计实验指导书（实验类）实验 1.Zigbee基本通信实验 1.1实验目的 ?了解实Zigbee的原理及在软件上如何方便使用； ?掌握在Windows CE 6.0下进行UART编程的方法。 1.2实验设备 ?硬件：EduKit-IV嵌入式教学实验平台、Mini270核心子板、Zigbee模块、PC 机； ?软件：Windows 2000/NT/XP 以及Windows 平台下的VS2005开发环境。 1.3实验容 ?利用Microsoft Visual Studio 2005编写一个可运行于EduKit-IV型实验箱Windows CE 6.0操作系统上的应用程序； ?学习和掌握EduKit-IV教学实验平台过UART与Zigbee模块通信，实现对Zigbee 模块的配置和对等网模式下的通信。 1.4实验原理 1.4.1Zigbee起源 无线网络系统源自美国军方的“电子尘埃(eMote)”技术，是目前国、外研究的热点技术之一。该系统基于IEEE802.15.4规的无线技术，工作在2.4 GHz或868／928 MHz，用于个人区域网和对等网状网络。ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。它是一种介于红外无线技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准。在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。相对于现有的各种无线通信技术，无线ZigBee网络技术将是近距离通信最低功耗和成本的技术。这一技术目前正向工业、民用方向推广和发展，
无线传感器网络技术试 题 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
一、填空题 1. 传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2. 传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息 3. 无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4. 传感节点中处理部件用于协调节点各个部分的工作的部件。 5. 基站节点不属于传感器节点的组成部分 6. 定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7. 无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 8. NTP时间同步协议不是传感器网络的的时间同步机制。 物理层。介质访问控制层 10. 从用户的角度看，汇聚节点被称为网关节点。 11. 数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13. 传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14. 分布式系统协同工作的基础是时间同步机制 15. 无线网络可以被分为有基础设施的网络与没有基础设施的网络，在无线传感器网络，Internet网络，WLan网络，拨号网络中，无线传感器网络属于没有基础设施的网络。 16. 传感器网络中，MAC层与物理层采用的是IEEE制定的IEEE协议
17. 分级结构的传感器网络可以解决平面结构的拥塞问题 18. 以数据为中心特点是传感器网络的组网特点，但不是Ad-Hoc的组网特点 19. 为了确保目标节点在发送ACK过程中不与其它节点发生冲突，目标节点使用了SIFS帧间间隔 20. 典型的基于竞争的MAC协议为CSMA 二、选择题 1.无线传感器网络的组成模块分为：通信模块、（）、计算模块、存储模块和电源模块。A A．传感模块模块 C网络模块 D实验模块 2..在开阔空间无线信号的发散形状成（）。A A．球状 B网络 C直线 D射线 3.当前传感器网络应用最广的两种通信协议是（）D A. B. C. D. 4.ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层，通常它的网络层支持三种拓扑结构，下列哪种不是。D A．星型结构、B网状结构C簇树型结构D树形结构 5.下面不是传感器网络的支撑技术的技术。B A．定位技术B节能管理C时间同步D数据融合 6.下面不是无线传感器网络的路由协议具有的特点D A．能量优先 B.基于局部拓扑信息 C.以数据为中心 D预算相关 7.下面不是限制传感器网络有的条件C A电源能量有限 B通信能力受限 C环境受限 D计算和存储能力受限
无线传感器网络试题库附答案 《无线传感器网络》 一、填空题（每题4分，共计60分） 1.传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2.传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息3、 3.无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4.无线通信物理层的主要技术包括：介质选择、频段选取、调制技术、扩频技术 5.扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带 线性调频扩频 6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7.无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、 应用相关的网络 8.无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、 数据融合及管理、网络安全、应用层技术
9.IEEE标准主要包括：物理层。介质访问控制层 10.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理 引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 11.数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和 预测 12.无线传感器网络可以选择的频段有：_800MHz___915M__、、___5GHz 13.传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14.传感器网络的安全问题：(1)机密性问题。(2)点到点的消息认证问题。(3)完整 性鉴别问题。 15.规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为28s a)、点协调功能帧间间隔PIFS长度是SIFS加一个时隙(slot)长度，即78s b)分布协调功能帧间间隔DIFS，DIFS长度=PIFS+1个时隙长度，DIFS的长度为128 s 16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 17.网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容
《无线传感器网络》试题 一、填空题（每题4分，共计60分） 1、传感器网络的三个基本要素：传感器，感知对象，观察者 2、传感器网络的基本功能：协作地感知、采集、处理和发布感知信息 3、无线传感器节点的基本功能：采集、处理、控制和通信等 4、传感器网络常见的时间同步机制有： 5、无线通信物理层的主要技术包括：介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术 6扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种： ：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带线性调频扩频 7、定向扩散路由机制可以分为三个阶段：周期性的兴趣扩散、梯度建立和路径加强 8、无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 9、无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术等 10、IEEE 802.15.4标准主要包括：物理层和MAC层的标准 11、简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 12、数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13、无线传感器网络可以选择的频段有：868MHZ、915MHZ、2.4GHZ 5GHZ
14、传感器网络的电源节能方法：休眠机制、数据融合等， 15、传感器网络的安全问题：(1) 机密性问题。(2) 点到点的消息认证问题。(3) 完整性鉴别问题。 16、802.11规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为28 s 、点协调功能帧间间隔PIFS长度是SIFS 加一个时隙(slot)长度，即78 s 分布协调功能帧间间隔DIFS ，DIFS长度=PIFS +1个时隙长度，DIFS 的长度为128 s 17、任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 18、802.11网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容包括了：接入速率、工作信道、认证加密方法、网络访问权限等 19、传感器是将外界信号转换为电信号的装置，传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成 20、传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成 二、基本概念解释（每题5分，共40分） 1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制: 当某个站点（源站点）有数据帧要发送时，检测信道。若信道空闲，且在DIFS时间内一直空闲，则发送这个数据帧。发送结束后，源站点等待接收ACK确认帧。如果目的站点接收到正确的数据帧，还需要等待SIFS时间，然后向源站点发送ACK确认帧。若源站点在规定的时间内接收到ACK确认帧，则说明没有发生冲突，这一帧发送成功。
一、无线传感器网络的概述 1、无线传感器网络定义，无线传感器网络三要素，无线传感器网络的任务，无线传感器网 络的体系结构示意图，组成部分（P1-2） 定义：无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）是由部署在监测区域内大量的成本很低、微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一种多跳自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息，并发送给观察者或者用户 另一种定义：无线传感器网络(WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户 三要素：传感器，感知对象和观察者 任务：利用传感器节点来监测节点周围的环境，收集相关的数据，然后通过无线收发装置采用多跳路由的方式将数据发送给汇聚节点，再通过汇聚节点将数据传送到用户端，从而达到对目标区域的监测 体系结构示意图： 组成部分：传感器节点、汇聚节点、网关节点和基站 2、无线传感器网络的特点（P2-4） （1）大规模性且具有自适应性 （2）无中心和自组织 （3）网络动态性强 （4）以数据为中心的网络 （5）应用相关性 3、无线传感器网络节点的硬件组成结构（P4-6） 无线传感器节点的硬件部分一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块4部分组成。
4、常见的无线传感器节点产品，几种Crossbow公司的Mica系列节点（Mica2、 Telosb） 的硬件组成（P6） 5、无线传感器网络的协议栈体系结构（P7） 1.各层协议的功能 应用层：主要任务是获取数据并进行初步处理，包括一系列基于监测任务的应用层软件 传输层：负责数据流的传输控制 网络层：主要负责路由生成与路由选择 数据链路层：负责数据成帧，帧检测，媒体访问和差错控制 物理层：实现信道的选择、无线信号的监测、信号的发送与接收等功能 2.管理平台的功能 （1）能量管理平台管理传感器节点如何使用能源。 （2）移动管理平台检测并注册传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使得传感器节点能够动态跟踪邻居的位置。 （3）任务管理平台在一个给定的区域内平衡和调度监测任务。 6、无线传感器网络的应用领域（P8-9） （1）军事应用 （2）智能农业和环境监测 （3）医疗健康 （4）紧急和临时场合 （5）家庭应用 （6）空间探索
无线传感网络-物联网组网技术-传感网原理实验室建设方案
目录 1无线传感网络-物联网组网技术-传感网原理实验室 ................................ - 3 - 1.1总体规划............................................................ - 3 - 1.2实验设备............................................................ - 4 - 1.2.1基本介绍........................................................ - 5 - 1.2.2主要特性........................................................ - 6 - 1.2.3智能网关........................................................ - 8 - 1.2.4智能节点....................................................... - 11 - 1.2.5无线模组....................................................... - 14 - 1.2.6感知设备....................................................... - 16 - 1.3课程大纲........................................................... - 20 - 1.3.1课程概要....................................................... - 20 - 1.3.2教学大纲....................................................... - 21 -
无线传感器网络覆盖技术 谭慧婷15040024 1.覆盖技术理论基础 覆盖问题是无线传感器网络配置首先要面对的基本问题，它反映了一个无线传感器网络某区域被检测和跟踪的状况。现有的研究结果，很多都是致力于解决传感器网络的部署和检测以及覆盖与连接的关系等方面的问题。 覆盖问题可以表述成不同的理论模型，甚至在平面几何里就能找到相应的解决方案。即使简单地只从数学上来考虑，在部署传感器节点的时候，我们必须知道怎样用相同的节点数覆盖尽可能大的区域。 为了对网络的覆盖问题先有一个初步的认识，这里我们提出一个几何问题-艺术馆问题来理解。 假设艺术馆的主人想在场馆内放置监视器来防止盗窃。假定相机可以有360度的视角而且可以极大速度旋转，相机可以监视任何位置，视线不受影响。 关于实现这个想法存在两个问题需要回答：首先就是到底需要多少台相机；其次，这些相机应当放置在哪些地方才能保证馆内每个点至少被一台相机监视到。
一个简单的办法就是将多边形分成不重叠的三角形，每个三角形里面放置一个相机。通过这个方法，我们可以得到最佳分布应该如下图，放置两个相机相机足以覆盖整个艺术馆。 相机1 我们可以知道无线传感器网络的覆盖问题在本职上和上面的几何问题是一致的：需要知道是否某个区域被充分覆盖以及完全处于监视之下。 但我们也必须认识到，几何研究的结果为理解传感器覆盖问题提供了一个理论背景，但这样的求解办法是无法直接应用到无线传感器网络。 因为： 1. 监视器可以看到无穷远的地方只要没有障碍物阻挡，但是 传感器节点存在最大感应范围； 2. 无线传感器网路没有类似监视器之间固定的基础设施，其 拓扑结构可能随时变化。 2.覆盖的感知模型 在讨论节点如何布置之前，需要先知道传感器节点的感知模型。目前主要是两种。
1-2.什么是无线传感器网络? 无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络。目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息,并报告给用户。 1-4.图示说明无线传感器网络的系统架构。 1-5.传感器网络的终端探测结点由哪些部分组成?这些组成模块的功能分别是什么? (1)传感模块（传感器、数模转换）、计算模块、通信模块、存储模块电源模块和嵌入式软件系统 (2)传感模块负责探测目标的物理特征和现象，计算模块负责处理数据和系统管理，存储模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发送和接收。另外，电源模块负责结点供电，结点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。 1-8.传感器网络的体系结构包括哪些部分?各部分的功能分别是什么? (1)网络通信协议：类似于传统Internet网络中的TCP/IP协议体系。它由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。 (2)网络管理平台：主要是对传感器结点自身的管理和用户对传感器网络的管理。包括拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、网络管理等。 (3)应用支撑平台：建立在网络通信协议和网络管理技术的基础之上。包括一系列基于监测任务的应用层软件，通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。 1-9.传感器网络的结构有哪些类型?分别说明各种网络结构的特征及优缺点。 （1）根据结点数目的多少，传感器网络的结构可以分为平面结构和分级结构。如果网络的规模较小，一般采用平面结构；如果网络规模很大，则必须采用分级网络结构。 （2）平面结构：
《无线传感网络综合实训》课程大纲 江苏师范大学计算机科学与技术学院
无线传感网络综合实训大纲 一、实训的性质、任务与要求 无线传感器网络是集传感器技术、微电机技术、现代网络和无线通信技术于一体的综合信息处理平台，具有广泛的应用前景，是计算机信息领域最活跃的研究热点之一，具有应用驱动和以数据为中心的特点。本次实训的主要任务是结合具体应用使学生对无线传感网络的体系结构、支撑技术和数据融合技术有更透彻的理解，并训练学生基于无线传感网络应用系统的网络规划、网络设计以及相关软硬件开发能力。本次实训要求学生掌握无线传感器网络的体系结构，了解无线传感器网络的节点定位、目标跟踪和时间同步等支撑技术，要求学生具有较强的网络规划与设计基础和一定的软硬件开发技能 二、培养目标 实训的目标：使学生了解无线传感应用系统的设计开发流程，掌握无线网络规划设计方法，具有较强的无线网络规划设计能力和一定的软硬件开发能力。 三、实训方法 本次实训以小组为单位实施，每个小组设组长一名负责统筹协调和任务分工以及进度监督，小组成员负责某一个具体模块，整个小组既有分工又有协作，每个实训小组任意选择一个项目。实训分为两个阶段，第一阶段在教室进行，主要进行项目设计；第二阶段在实验室进行，主要利用实验器材进行系统实施、验证。 四、实训课时分配（2周） 1. 2. 自选项目的课时分配 选择自选项目时，自己指定阶段目标和课时分配计划。 五、实训内容的说明 项目一：智能农业系统 智慧农业系统通过大棚内温湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、大棚光照度传感器、视频摄像机等组建了一个可以远程感知的数字农业大棚，这些数据通过3G网络传输到中心平台进行数据分析、数据关联，打造数字化的智慧农业大棚。系统主要由前端数据采集设备、前端短程无线网络、农业数据管理中心、客户端四部分组成。客户端分为两部分，一是农业专家远程数据诊断显示；二是农户在家中浏览相关实时数据信息。 项目二：智能家居系统
2012年第08 期 0.引言 随着传感器技术、微电子技术、嵌入式计算技术和通信技术等几种技术的融合和汇聚，具有感知信息、数据处理、存储和通信能力的微型传感器被应用于国防军事、工业生产、环境监测等多个领域。无线传感器网络(Wireless Sensor Networks ,WSN)是由一组稠密布置的微型传感器组成的无线自组织网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域内感知对象的信息，并发布给观察者。相对于有线传感器网络而言，无线传感器网络具有成本低、应用灵活、部署快速等优点，具有很大的应用空间。无线传感器网络已在军事、安全、环境、工业、交通、健康和家居等领域，有着广泛的应用。 1.无线传感器网络的体系结构及特点 1.1无线传感器网络的结构 无线传感器网络由大量集传感与驱动控制、计算存储、通信于一 体的的嵌入式传感器节点构成。这些传感器节点通常包括传感器节点、网络协调器节点和应用管理器节点。应用时，传感器节点分布在不同的角落，采集节点周边的温度、湿度、光强度、噪声、压力、速度等物理信息，各传感器节点将采集到的信息发送给特定的对象。图1为无线传感器网络的结构。 图1无线传感器网络结构 传感器节点具有信息采集和处理的能力，是由传感器模块、数据处理模块和无线通信模块组成的微系统。传感器模块负责采集外界环境的物理信息并将物理信号转换为数字信号；数据处理模块对数字信号进行编码等处理；无线通信模块负责将信息传送到网络中。传感器节点实质是以自组织的形式构成无线网络。网络协调器节点具有信息处理能力和网络管理能力，实现传感器节点与应用管理器节点之间信息的交换。应用管理器节点是用户于传感器网络的接口。用户通过应用管理器节点实现处理无线传感器网络采集到的信息和向无线传感器网络发布应用指令的交互。 1.2无线传感器的特点 无线传感器网络能够得到广泛的应用，因其具有以下特点：1.2.1节点规模大、节点体积小 无线传感器网络中传感器节点密度高，数量巨大，可能达到几百、几千万，甚至更多。体积小是无线传感器网络节点一个重要特点，也是实现大量部署的内在要求。 1.2.2自组织 无线传感器网络根据组网机制和网络协议自动对网络进行配置和管理，传感器节点有自组织能力，能够自动形成无线通信系统不需要固定的基础设施作为网络枢纽。 1.2.3能适应复杂环境 传感器网络主要分布在各种条件恶劣的环境，如军事边界或者一 些人员难以进入地区。同时，节点容易受高山、建筑物、障碍物等地势地貌以及风雨雷电等自然环境的影响。 1.2.4部署容易且成本低 只需要在目标区域进行随机部署，不需要指定特定的位置。相对于有线网络传输，无线网络传输降低了各种成本。 1.2.5可靠性高 无线传感器节点资源有限，其生命周期主要取决于电池。对无线传感器节点进行维护、回收和替换的可能性很小。因此，无线传感器网络要具有信息传输的高度可靠性和对节点失效的高度容错性。 2.无线传感器网络的应用 2.1军事建设 无线传感器网络以其快速布署、自组织和容错等特点，成为军事通信控制系统的重要组成部分，可用于兵力、装备弹药和物资的监控，阵地和敌情的侦查，战场的监视，生物化学攻击的判断、目标的指示，战损的评估等。 2.2工农业生产 通过传感器监测设备的震动、润滑和磨损情况，可以迅速得到设备的健康状态;通过在生产线上布署传感器网络，可以方便的实现在线质量控制。无线传感器网络为提高设备性能、提升产品质量、降低成本，提供了一种很好的技术方案。 我国是一个农业大国，深化现代技术在农业中的应用，对推进我国农业生产产业化和现代化进程具有重要作用。将无线传感器网络技术应用于现代农业，可实现农业信息采集以及远程传输，为科学决策提供可靠依据。 2.3环境监测 在环境科学研究中，无线传感器网络为大规模野外数据采集和气候气象监测提供了便利，可用于跟踪候鸟、小型动物和昆虫的迁徙地球探测，林火和洪水监测等。如美国Berkley 等单位在美国缅因州的GreatDuck 岛对海燕栖息地的生态环境监测；肯尼亚MPala 研究中心对大规模野生动物(野马，斑马等)的栖息地进行考察研究；挪威对冰河观测以了解地球气候的变化。 2.4安全监控 通过在监控藏所部署无线传感器网络，利用场所附近的声音、震动、光、温度等物理信息的变化，了解被监控对象的状态，来防止非法入侵、安全事故等。目前应用较多的是煤矿、电站、通信枢纽、行政中心等。如实时监控煤矿井下环境来进行灾害预警，实时监控井下人员和设备的位置来对其进行资源调度，并为灾后的辅助救援提供支持。 2.5智能交通 将无线传感器网络应用到智能交通系统，作为它的一个信息采集和通信子系统。这个子系统充分利用了无线传感网络覆盖范围广、灵活性好和易于大规模部署等特点，来采集全路段的车辆和路面信息。相对于有线交通信息采集通信系统而言，大幅度地降低现有交通监控网络的成本。通过车载和道路传感器的配合，驾驶者和交通控制人员可以实时地了解路况和交通信息。布置于道路上的速度识别传感器，可以监测交通流量等信息，为出行者提供信息服务，并且在发现违章时能及时报警和记录。（下转第143页） 无线传感器网络的应用 孙跃 （华北电力大学中国北京 102206） 【摘要】无线传感器网络作为目前最有前途的新技术之一，受到了学术界众多科研人员的关注，成为了当今科学研究的一个热门课题。文章介绍了无线传感器网络的内涵和体系结构，分析了无线传感器网络的特点，阐述了无线传感器网络的应用领域。 【关键词】无线传感器网络;特点;应用 作者简介：孙跃（1990—），男，北京人，本科学历，主要研究方向为通信工程 。 ◇高教论述◇
无线传感网络技术与发展趋势的分析 引言 无线网络传感技术给人们的生活创造了很多的乐趣，也为信息的有效、及时的传递起到一定的促进作用，人们越来越依赖无线传感网络技术为其生活带来的舒适和方便，无线网络传感技术越来越受到社会各界的广泛关注，下文主要讲述了无线传感网络技术的概念、无线传感网络技术的发展现状以及无线传感网络技术的应用和发展。 1无线传感网络技术的概念 1.1无线传感网络技术是最近一种新型的网络技术，而且它一出现，就受到了世界各个国家的广泛关注和赞誉，无线传感网络技术是集多项科学技术于一身，多种高难度的知识相互交叉产生的具有高科技的、比较热门的、前沿的技术。 1.2无线传感网络技术集中了嵌入式计算、无线通信技术、传感器、现代网络和分散式的信息处理等高科技，实现了人们无论在何时何地都能够接收到来自网络的比较真实可靠的大量的信息的愿望，无线传感网络技术真正体现了信息无处不在的理念。 1.3无线传感网络在产生之初就以一种势不可挡的气势横扫世界的各个领域，无线传感网络的发展前景备受世人的关注，其应用和发展必定给人们的工作和生活带来极大的影响，它的辉煌应用成就了它的无双的地位，无线传感网络技术应用于军事领域，成为军事领域比较关键的高科技技术，但是无线网络不仅应用在军事领域，它对世界各
个领域的影响也是不可小觑的。 2无线传感网络技术的发展现状 2.1无线传感网络技术很受大众的喜欢与它的高科技的发展是分不开的，而且许多国家也很重视它的发展，世界各国的工业界、高科技界和学术界对无线传感网络的发展展开了猛烈的攻势，希望可以通过靠科技技术的结合实现无线传感网络技术的进步，许多国家还将无线传感网络技术列入国家的重点研究技术，而且一些周刊和杂志对无线网络的评价也很高，认为无线传感网络技术是未来引领世界计算机进步的主要技术。 2.2无线传感网络技术在我国的发展还很缓慢，这主要是由于无线传感网络技术在我国出现的时间比较晚，无线传感网络技术在我国的研究方案中还处在初级阶段，与西方一些发达国家相比，存在严重的滞后性，我国在无线传感网络技术上的研究主要局限在仿真计算和网络协议等，在人们的生活和军事中的应用还很少，而且无线网络现在已经可以用来作环境监测，我国却没有将无线传感网络技术应用到实处。 2.3目前，中国的未来技术研究方向中有几项是专门针对无线传感网络技术进行直接论述的，而且在一些重大会议的决策里而，也将无线传感网络技术列为三大前沿信息技术，无线传感网络技术中的自发组织网络技术和智能感知技术都成为中国重点信息技术研究，无线传感网络技术在我国如此重视的情况下一定会有所成就，无线传感网络技术也成为社会信息技术发展的必然，在我国，信息技术领域广泛地
无线传感器网络实验报告 Contiki mac协议与xmac协议的比较 1.简介 无线传感器网络（wireless sensor networks,WSN）节点由电池供电，其能力非常有限，同时由于工作环境恶劣以及其他各种因素，节点能源一般不可补充。因而降低能耗、延长节点使用寿命是所有无线传感器网络研究的重点。 WSN中的能量能耗主要包括通信能耗、感知能耗和计算能耗，其中通信能耗所占的比重最大，因此，减少通信能耗是延长网络生存时间的有效手段。同时，研究表明节点通信时Radio模块在数据收发和空闲侦听时的能耗几乎相同，所以要想节能就需要最大限度地减少Radio模块的侦听时间（收发时间不能减少），及减小占空比。 传统的无线网络中，主要考虑到问题是高吞吐量、低延时等，不需要考虑能量消耗，Radio模块不需要关闭，所以传统无线网络MAC协议无法直接应用于WSN，各种针对传感器网络特点的MAC协议相继提出。现有的WSN MAC协议按照不同的分类方式可以分成许多类型，其中根据信道访问策略的不同可以分为： X-MAC协议 X-MAC协议也基于B-MAC协议的改进，改进了其前导序列过长的问题，将前导序列分割成许多频闪前导（strobed preamble），在每个频闪前导中嵌入目的地址信息，非接收节点尽早丢弃分组并睡眠。 X-MAC在发送两个相邻的频闪序列之间插入一个侦听信道间隔，用以侦听接收节点的唤醒标识。接收节点利用频闪前导之间的时间间隔，向发送节点发送早期确认，发送节点收到早
期确认后立即发送数据分组，避免发送节点过度前导和接收节点过度侦听。 X-MAC还设计了一种自适应算法，根据网络流量变化动态调整节点的占空比，以减少单跳延时。 优点： X-MAC最大的优点是不再需要发送一个完整长度的前导序列来唤醒接收节点，因而发送延时和收发能耗都比较小；节点只需监听一个频闪前导就能转入睡眠。 缺点： 节点每次醒来探测信道的时间有所增加，这使得协议在低负载网络中能耗性比较差。而且分组长度、数据发送速率等协议参数还需进一步确定 X-MAC原理图如图3所示： ContikiMAC协议 一．ContikiMAC协议中使用的主要机制： 1.时间划分
传感网络结课报告 论文题目：无线传感器网络在军事领域的应用分析学院：光电信息与计算机工程学院 专业：光电信息工程 班级：光电三班 学号： 学生姓名： 指导教师： 年月日
摘要 ........................................................................................................................................................ I I 第一章绪论 . (1) 1.1背景及国际形势 (1) 1.2无线传感器网络的发展现状 (1) 1.3本文的组织结构 (2) 第二章无线传感器网络简介 (3) 2.1体系结构 (3) 2.1.1 节点组成 (3) 2.1.2 网络体系结构 (3) 2.2路由协议 (4) 2.2.1平面路由协议 (4) 2.2.2层次路由协议 (6) 第三章特点及应用优势 (7) 3.1无线传感器网络特点 (7) 3.1.1无线传感器网络的主要特点 (7) 3.1.2与其他网络相比主要区别 (7) 3.2应用优势 (8) 3.2.1潜在优势 (8) 3.2.2与导弹雷达相比潜在优势 (8) 第四章在军事领域的应用 (9) 4.1战场侦察与监视 (9) 4.2战场态势感知 (10) 4.3核、生、化监测 (10) 4.4装备、弹药、后勤物资管理 (10) 4.5智能尘埃 (10) 第五章结束语 (12) 第六章调研照片 (12) 第七章参考文献 (13)
无线传感器网络在军事领域的应用 摘要 无线传感器网络是新兴网络,它采用无线通信技术,由微小的传感器组成,无线传感器网络节点具备感应能力、信息处理能力和无线通信能力,使无线传感器网络有广阔的应用前景,可广泛用于军事、环境、医疗保健、空间探索及各种商业应用。文中对无线传感网络的构建，路由协议以及定位算法做了简介，着重讲了它在军事领域的重要地位，以及当下的主要应用研究方向。 关键词：WSN，体系结构，军事应用 Abstract Wireless Sensor Network is a burgeoning network,which is composed of tiny sensors with wireless communication technology. Node of WSN have influence, information handing and wireless communication abilities, making WSN have wide application foreground, including military,environment, medical treatment, space imploring and various business applications. In this paper, i first provide a brief introduction to the construction of WSN, routing protocol and the Relocation Arithmetic, and then focus on its important position in the military field, main application and research direction now. Keyword: WSN, Construction, Application in the military field.
- 1-2.什么是无线传感器网络 无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络。目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息,并报告给用户。 1-4.图示说明无线传感器网络的系统架构。 1-5.传感器网络的终端探测结点由哪些部分组成这些组成模块的功能分别是什么 (1)传感模块（传感器、数模转换）、计算模块、通信模块、存储模块电源模块和嵌入式软件系统 (2)传感模块负责探测目标的物理特征和现象，计算模块负责处理数据和系统管理，存储模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发送和接收。另外，电源模块负责结点供电，结点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。 1-8.传感器网络的体系结构包括哪些部分各部分的功能分别是什么 ) (1)网络通信协议：类似于传统Internet网络中的TCP/IP协议体系。它由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。 (2)网络管理平台：主要是对传感器结点自身的管理和用户对传感器网络的管理。包括拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、网络管理等。 (3)应用支撑平台：建立在网络通信协议和网络管理技术的基础之上。包括一系列基于监测任务的应用层软件，通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。 1-9.传感器网络的结构有哪些类型分别说明各种网络结构的特征及优缺点。 （1）根据结点数目的多少，传感器网络的结构可以分为平面结构和分级结构。如果网络的规模较小，一般采用平面结构；如果网络规模很大，则必须采用分级网络结构。
（2）平面结构： > 特征：平面结构的网络比较简单，所有结点的地位平等，所以又可以称为对等式结构。 优点：源结点和目的结点之间一般存在多条路径，网络负荷由这些路径共同承担。一般情况下不存在瓶颈，网络比较健壮。 缺点：①影响网络数据的传输速率，甚至造成网络崩溃。②整个系统宏观上会损耗巨大能量。③可扩充性差，需要大量控制消息。 分级结构： 特征：传感器网络被划分为多个簇，每个簇由一个簇头和多个簇成员组成。这些簇头形成了高一级的网络。簇头结点负责簇间数据的转发，簇成员只负责数据的采集。 优点：①大大减少了网络中路由控制信息的数量，具有很好的可扩充性。②簇头可以随时选举产生，具有很强的抗毁性。 缺点：簇头的能量消耗较大，很难进人休眠状态。 1-13.讨论无线传感器网络在实际生活中有哪些潜在的应用。 (1)< (2)用在智能家具系统中，将传感器嵌入家具和家电中，使其与执行单元组成无线网络，与因特网连接在一起。 (3)用在智能医疗中，将传感器嵌入医疗设备中，使其能接入因特网，将患者数据传送至医生终端。 (4)用在只能交通中，运用无线传感器监测路面、车流等情况。 2-2.传感器由哪些部分组成各部分的功能是什么 2-5.集成传感器的特点是什么 体积小、重量轻、功能强、性能好。 2-7.传感器的一般特性包括哪些指标 ： 灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、重复性、漂移、精度、分辨（力）、迟滞。 2-15.如何进行传感器的正确选型 1.测量对象与环境：分析被测量的特点和传感器的使用条件选择何种原理的传感器。 2.灵敏度：选择较高信噪比的传感器，并选择适合的灵敏度方向。 3.频率响应特性:根据信号的特点选择相应的传感器响应频率，以及延时短的传感器。 4.线性范围：传感器种类确定后观察其量程是否满足要求，并且选择误差小的传感器。 5.稳定性：根据使用环境选择何时的传感器或采用适当的措施减小环境影响，尽量选择稳定性好的传感器。 6.精度：选择满足要求的，相对便宜的传感器。 : 2-17.简述磁阻传感器探测运动车辆的原理。 磁阻传感器在探测磁场的通知探测获得车轮速度、磁迹、车辆出现和运动方向等。使用磁性传感器探测方向、角度或电流值，可以间接测定这些数值。因为这些属性变量必须对相应的磁场产生变化，一旦磁传感器检测出场强变化，则采用一些信号处理办法，将传感器信号转换成需要的参数值。 3-2.无线网络通信系统为什么要进行调制和解调调制有哪些方法 （1）调制和解调技术是无线通信系统的关键技术之一。调制对通信系统的有效性和可靠性有很大的影响。采用什
2007级网络工程本科专业选修课 《无线传感器网络》试题120分钟 一、填空题（每题4分，共计60分） 1、传感器网络的三个基本要素：传感器，感知对象，观察者 2、传感器网络的基本功能：协作地感知、采集、处理和发布感知信息 3、无线传感器节点的基本功能：采集、处理、控制和通信等 4、传感器网络常见的时间同步机制有： 5、无线通信物理层的主要技术包括：介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术 6扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种： ：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带线性调频扩频 7、定向扩散路由机制可以分为三个阶段：周期性的兴趣扩散、梯度建立和路径加强 8、无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 9、无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术等 10、IEEE 802.15.4标准主要包括：物理层和MAC层的标准 11、简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 12、数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13、无线传感器网络可以选择的频段有：868MHZ、915MHZ、2.4GHZ 5GHZ 14、传感器网络的电源节能方法：休眠机制、数据融合等， 15、传感器网络的安全问题：(1) 机密性问题。 (2) 点到点的消息认证问题。 (3) 完整性鉴别问题。 16、802.11规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为 28 ?s 、点协调功能帧间间隔PIFS长度是 SIFS 加一个时隙(slot)长度，即78 ?s 分布协调功能帧间间隔DIFS ，DIFS长度=PIFS +1个时隙长度，DIFS 的长度为 128 ?s 17、任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 18、802.11网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容包括了：接入速
重庆航天职业技术 学院 实训报告 教师： 课程：无线传感网技术及应用 学号： 姓名： 班级：物联网 日期：2016/6/16
评阅页 课程设计题目: 温度采集DS18B20 同组成员： 学生自评：设计方案由讨论组完成，大家一起做硬件DS18B20温度显示，再由大家分工把报告完成。 指导教师评语: 成绩：指导老师签名： 2016年06月24
前言 ZigBee简介ZigBee技术是一种近距离、低功耗、低速率、 低成本的无线通信技术，兼具经济、可靠、易于部署等优势，已成为无线传感器网络中最具潜力和研究价值的技术，在工业控制、环境监测、智能家居、医疗护理、安全预警、目标追踪等应用场合已展现出广阔的市场前景。 本设计利用TI公司CC2530单片机，采用DS18B20数字温度传感器，完成温度采集并通过液晶显示器显示测量温度值，测温电路简单，适合于-50~150摄氏度温度的测量。
目录 一、设计题目 (1) 二、硬件设计方案 (1) 2.1 CC2530芯片简介： (1) 2.2 芯片概述 (2) 三、CC2530模块说明 (2) 3.1 CPU 和内存 (2) 3.2 中断控制器 (2) 3.3外设 (3) 3.4 调试接口 (3) 3.5 无线设备 (3) 四、DS18B20 (4) 4.1 DS18B20工作原理 (4) 4.2 DS18B20的主要特性 (5) 五、软件设计方案 (5) 5.1 程序流程图 (5) 5.2 所需用到的部分C语言程序 (7) 5.3 实验过程及结果 (11) 六、总结 (13) 七、参考文献 (13)
一、设计题目 本次的设计题目要求是基于DS18B20的温度采集显示系统，该系统要求包含温度采集模块、温度显示模块等。其中温度采集模块所选用的是DS18B20数字温度传感器进行温度采集，温度显示模块用液晶显示屏显示。 二、硬件设计方案 2.1 CC2530芯片简介： CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其它强大 的功能。CC2530 有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB 的闪存。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。其引脚如图1.1所示。 图2.1 CC2530芯片
基于无线传感网络的技术分析及实际应用案例集锦 无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。本文为您分析关于无线传感网络的一些技术问题，并介绍了几例基于无线传感网络的实际应用案例。 面向无线传感网络的构件化开发方法 基于构件化的软件开发方法是一种可以提供软件复用性的开发方法。构件是用于进行软件开发、复用和软件组装的基本单元。在面向构件的技术里，一个应用软件不是通过大量的代码来描述，而是通过数量有限的构件来描述，构件化的嵌入式软件是由一组软件构件构成的，这些构件的一个或者几个组合成一个完整的应用；而且新的应用也可以使用已有构件，从而提高软件复用性。 无线传感网络时间同步研究进展与分析 保持节点之间时间上的同步在无线传感器网络中非常重要，它是保证数据可靠传输的前提。典型时间同步算法，主要可以分为以下几类：基于发送者—接收者的双向同步算法，典型算法如TPSN算法；基于发送者—接收者的单向时间同步算法，典型算法如FTSP算法、DMTS算法；基于接收者—接收者的同步算法，典型算法有RBS算法。 无线传感网中一种基于即时信息的TDMA方案 根据无线传感网在网络性能方面的要求，针对现有无线传感网协议在节点能耗和时延方面的不足，提出了一种IM-TDMA方案，根据节点流量的变化，动态地调节帧长，提高信道利用率；同时采用计数器管理及续传优先的调度方式，简化了调度复杂度，降低了节点能耗。仿真结果表明：IM-TDMA方案能有效地节约能耗。降低时延，可运用于实际无线传感网的MAC协议方案中。 两种异构CSMA／CA机制OSTS／BSTS无线传感网络公平性、实时性分析比较 本文根据火场监控应用的实际需要，针对传输火场环境下的温度及湿度这两个非均匀变量数据包到sink节点的无线传感器网络，提出两种实时性、公平性较高的无线传感器网络竞争CSMMCA机制OS TS／BSTS，分析非饱和无线传感器异构网络的实时性、公平性特征 并比较这两种机制的优缺点，以此提出参数优化方案并提高系统监控性能。 基于OMAP的无线传感网节点处理器的设计与实现 本文主要分析在设计较高处理及存储能力传感节点时，如何满足传感网节点低功耗和高处理能力间的平衡关系，并介绍基于OMAP处理器的节点处理器部分的实现方案。