无线传感器网络第章传感器网络支撑技术

无线传感器网络的技术与应用随着物联网技术的不断发展，无线传感器网络逐渐成为了人们关注的热点之一。

无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是一种由大量分散的、自主的、低功耗、低成本的传感器节点组成的自组织网络，具有自适应性、可扩展性、自修复性等优点。

其主要应用于环境监测、智能交通、智能家居、健康医疗等领域。

本文将从无线传感器网络的技术及其应用两个方面进行论述。

一、无线传感器网络的技术1、网络组网无线传感器网络的组网方式通常有两种，一种是基于无线自组织的策略，另一种是基于预先规划的拓扑结构。

无线自组织网络通常由大量自主的传感器节点通过自主组合和动态平衡来形成拓扑结构，而基于预先规划的拓扑结构是通过网络设计和布置来实现的。

由于两种方式各有优劣，因此在实际应用中需要根据不同的应用场景选择最合适的组网方式。

2、网络通信无线传感器网络的通信方式主要有三种，分别是广播传输、多跳传输和定向传输。

广播传输方式适用于短距离、低能耗的数据传输，多跳传输方式适用于长距离、高效性的数据传输，而定向传输方式适用于距离较近且需要高精度的数据传输。

为了保证传输的稳定性和可靠性，无线传感器网络一般采用进行手动或自动网络拓扑优化的方法来减少功率消耗和增强传输稳定性。

3、节点能耗管理由于无线传感器节点具有低功耗的特点，因此在实际应用中需要采取一定的节能措施来延长其使用寿命。

目前常用的节能措施有睡眠模式、轮流休眠、时分复用等。

其中，睡眠模式是使无线传感器节点在不传输数据时的空闲时间进入睡眠状态，以降低功率消耗；轮流休眠方式是使网络中所有节点轮流休眠，以达到节能的目的；时分复用是在不同节点之间通过时间复用使每个节点在不同时间段内进行通信，以提高通信的能效。

二、无线传感器网络的应用1、环境监测环境监测是无线传感器网络的主要应用领域之一。

通过在大量传感器节点上部署各种传感器，如温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等，可以实时掌握环境的各项指标，并通过无线网络将数据传输至数据中心进行分析。

无线传感器网络复习资料第一章概述1、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，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。

2、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。

3、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。

这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作，在节点移动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。

（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。

第二章微型传感器的基本知识1、传感器由哪些部分组成？各部分的功能是什么？传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成。

敏感元件是传感器中能感受或响应被测量的部分。

转换元件是将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的信号（一般指电信号）部分。

基本转换电路可以对获得的微弱电信号进行放大、运算调制等。

另外，基本转换电路工作时必须有辅助电源。

2、集成传感器的特点是什么?体积小、重量轻、功能强、性能好。

无线传感器网络（WSN）技术概述无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN），是一种由大量分布在监测区域内的无线传感器节点组成的自组织网络。

通过无线通信技术，这些节点可以相互之间进行通信，并将采集到的环境信息传输到基站或其他节点。

WSN技术是当今物联网领域的重要支撑技术之一，具有广泛的应用前景。

一、WSN技术的架构WSN技术的架构主要由传感器节点、网络通信、数据处理和能量管理四个部分组成。

1. 传感器节点传感器节点是WSN技术的基本组成单元，通常由传感器、处理器、存储器和通信模块等组件构成。

传感器用于采集环境信息，如温度、湿度、压力等。

处理器用于对采集到的数据进行处理和分析。

存储器用于存储采集到的数据和运行程序。

通信模块用于与其他节点进行通信。

2. 网络通信在WSN中，节点之间通过无线通信方式进行通信。

常见的无线通信技术包括无线局域网（WLAN）、蓝牙（Bluetooth）和低功耗广域网络（LPWAN）等。

节点之间可以通过广播或点对点通信方式进行数据传输。

3. 数据处理传感器节点采集到的原始数据通常需要进行一定的处理和分析。

数据处理主要包括数据压缩、数据融合和数据挖掘等技术。

通过数据处理，可以减少数据的冗余性，提高数据的有效性，并提取出有用的信息。

4. 能量管理能量管理在WSN技术中非常重要，因为传感器节点通常由电池供电，并且节点通常需要长时间运行。

为了延长节点的寿命，需要对节点的能量进行合理管理。

能量管理包括能量感知、能量节约和能量补充等方面内容。

二、WSN技术的应用领域WSN技术在许多领域具有广泛的应用，在环境监测、农业、工业自动化和智能交通等领域发挥了重要作用。

1. 环境监测WSN技术可以应用于环境监测领域，用于监测空气质量、水质污染等环境参数。

通过部署大量的传感器节点在监测区域内，可以实时的、准确的获取环境信息，对环境状况进行监控和评估。

2. 农业WSN技术可以用于农业生产中，用于监测土壤湿度、气温、光照等参数。

高纲1353江苏省高等教育自学考试大纲30451 无线传感器网络南京理工大学编江苏省高等教育自学考试委员会办公室Ⅰ课程性质与课程目标一、课程性质和特点《无线传感器网络》是江苏省高等教育自学考试电子工程专业的必修课，是为了培养和检验自学应考者的通信工程、信息工程基本知识和基本技能而设置的一门专业课程。

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。

通过本课程的学习，要求学生掌握无线传感器网络的体系结构和网络管理技术，着重掌握无线传感器网络的通信协议，了解无线传感器网络的节点定位、目标跟踪和时间同步等几大支撑技术，为在基于无线传感器网络的系统开发和应用中，深入利用关键技术，设计优质的应用系统打下基础。

二、课程目标本课程主要讲授传感器网络的基本概念、基本原理与基本方法，并介绍国内外的最新技术发展和当前的研究热点。

课程设置的目标是：1.通过本课程让学生了解无线传感器网络的体系结构和网络管理技术。

2.掌握无线传感器网络中的物理层协议、MAC协议、路由协议、拓扑控制协议以及无线网络协议IEEE802.15.4等通信协议。

3.了解无线传感器网络的节点定位、目标跟踪和时间同步等几大支撑技术。

4.掌握基于无线传感器网络的智能应用的基本设计方法，掌握其软硬件开发平台和仿真环境的使用。

三、与相关课程的联系与区别本课程的先修课程为《通信原理》、《计算机网络技术》Ⅱ考核目标用学科化的语言对三个或四个认知层次予以表述。

以《物理（工）》课程为例：本大纲在考核目标中，按照识记、领会、简单应用和综合应用四个层次规定其应达到的能力层次要求。

四个能力层次是递升的关系，后者必须建立在前者的基础上。

各能力层次的含义是：识记（Ⅰ）：要求考生能够识别和记忆本课程中有关物理概念及规律的主要内容（如定义、定理、定律、表达式、公式、原理、重要结论、方法及特征、特点等），并能够根据考核的不同要求，做正确的表述、选择和判断。

第一章概述1、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，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。

2、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。

3、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。

这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作，在节点移动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。

（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。

第二章微型传感器的基本知识1、传感器由哪些部分组成各部分的功能是什么传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成。

敏感元件是传感器中能感受或响应被测量的部分。

转换元件是将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的信号（一般指电信号）部分。

基本转换电路可以对获得的微弱电信号进行放大、运算调制等。

另外，基本转换电路工作时必须有辅助电源。

2、集成传感器的特点是什么体积小、重量轻、功能强、性能好。

3、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。

物联网中的无线传感器网络技术综述无线传感器网络技术（Wireless Sensor Network, WSN）是物联网技术的重要组成部分之一，旨在将传感器和网络技术结合，实现小型节点的低成本、低功耗和高度智能化。

此类网络能够通过自组织方式自发地建立一个联合网络，旨在使物联网的应用更加深入、细致和准确。

本文将综述无线传感器网络技术在物联网中的应用，以及技术特点和发展趋势，为读者全面介绍无线传感器网络技术。

一、无线传感器网络技术概念及原理1.1 无线传感器网络简介传感器是物联网中非常重要的一种设备。

随着物联网技术的不断发展，传感器的应用范围越来越广泛，从工业生产到生活设备及各行各业中几乎无所不在。

然而，由于成本和能耗的限制，传感器的单体能力存在着极大的局限性。

为此，无线传感器网络技术横空出世，这项技术为传感器节点提供了一种联合使用的方式。

通过无线传感器网络技术，传感器节点在网络中进行数据交互和协作，从而实现远程监测和控制等多种应用。

1.2 无线传感器网络原理无线传感器节点由传感器、处理器、通信模块和电源组成。

在传感器网络中，节点彼此组合形成一个联机网络，节点之间之间通过无线方式进行数据交换。

无线传感器网络是典型的分布式系统，每个节点都可以与周围节点通信，通过传输能量和传输信息来完成网络应用。

在无线传感器网络中，传感器节点通过不断的自适应和自学习，定期地收集和分析周围环境的参数，形成一个感知环境的虚拟网络，从而为物联网应用提供有力支撑。

二、无线传感器网络技术的应用领域2.1 工业领域工业领域是典型的无线传感器网络应用领域之一。

在制造业中，无线传感器节点可以扮演重要角色，通过在生产过程中采集和分析数据，改善生产过程，提高生产效率，节省资源成本，加强产品质量控制等，其应用价值非常显著。

例如：在制造过程中，精确定位和测量配套设备的运行状态就可以由传感器节点来完成。

2.2 环境领域环境领域是另一个重要的无线传感器网络应用领域。