无线传感器网络技术及应用3PPT课件

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无线传感网络精品PPT课件

Arduino核心库函数和系统库函数
• void setup()//初始化配置函数，在main函数中首先被执行，只执行一次
• void loop()//无限循环函数 • delay()//延迟函数 • ……
Zigduino基础实验
• 通用数字IO口点亮LED • 串口的使用 • ADC口光敏传感器控制 • 外部中断点亮LED • 定时器的使用 • 1602型LCD的应用
无线传感网络(WSN)
无线传感网络关键词
英文：Wireless Sensors Networking •传感 •无线网络
概念
• 无线传感器网络是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。
下载程序后，LED红灯亮了。然后你用黑
• pinMode(1,INPUT); //配置1号数字引脚为输入模式
色导线的
• void loop() •{ • if (digitalRead(1))
就可以发现灯灭了，因为3号引脚读取的电平是低电平。（默 //读取1号引脚的电平判断是否为高电平认情况下管脚输入的
digitalWrite(3,HIGH); delay(1000);//延时1000ms digitalWrite(3,LOW); delay(1000);
怎么理解delay( )函数？就好像一个要走路的人在原地踏步！
MCU一旦上电，根本停不下来
Arduino包含的以下数字IO口库函数
• void pinMode(uint8_t pin, uint8_t mode)：设置管脚的方向， pin表示管脚的序号,mode表示方向，只能取INPUT，OUTPUT 两个值,如下面的代码把管脚10设成输入：

无线传感器网络技术原理及应用-ppt课件-第9章

评估 IEEE802.11 设备及网络的性能测量、性能指标及测试过程的推荐方法，大写字母 T 表示推荐而不是技术标准
修正物理层和 MAC 层，提供一个通用及标准的方法与非 IEEE802.11 网络(如蓝牙、 WIMAX)共同工作
扩大了网络吞吐量，减少冲突，提高网络管理的可靠性扩展了 IEEE802.11 对数据帧的管理和保护以提高网络安全
为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益
7
由于802.11在速率和传输距离上都不能满足需要， 1999年，IEEE小组又相继推出两个补充版本：802.11a和 802.11b。802.11a定义了一个在5GHz的ISM频段上，数据传输速率可达到54Mbit/s的物理层；802.11b定义了一个在 2.4GHz的ISM频段上，但数据传输速率高达11Mbit/s的物理层，成为第一个在WIFI标准下将产品推向市场的标准。 1999年，工业界成立了WIFI联盟，致力解决符合802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题。2003年6月，IEEE 802.11g规范正式批准，物理层速率提高到54 Mb/s，并提高了与IEEE802.11b设备在2.4GHz ISM频段的公用能力。
WIFI全称为Wireless Fidelity，又称IEEE802.11b标准，它的最大优点就是传输速度较高，可以达到11 Mb/s，另外有效距离也较长，与已有的各种IEEE802.11DSSS设备兼容。本章介绍WIFI技术的技术标准、组网方式及协议架构。
为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益

传感器原理及应用PPT教程课件专用

湿度传感器
湿度传感器能够监测室内湿度变化，与加湿器、除湿器等设备配合，保持室内湿度在适宜范围内，避免潮湿或干燥对家居环境和人体健康的影响。
光照传感器
光照传感器能够感知室内光线强弱，与照明设备联动，实现室内光线的自动调节。同时，还可用于窗帘、百叶窗等设备的自动控制，提高室内采光效果。
未来发展趋势预测
传感器应用领域
医疗领域
用于监测人体生理参数，如体温、血压、心率等，以及医疗设备中的控制和检测。
智能家居
用于实现家庭环境的智能化控制，如温度控制、照明控制等。
工业自动化
用于检测和控制生产过程中的各种参数，如温度、压力、流量等。
环保领域
用于监测大气、水质等环境参数，为环境保护提供数据支持。
传感器与通信接口的电路设计
介绍传感器与通信接口之间的电路设计，包括信号调制、解调、编码、解码等。
接口电路设计的实例分析
通过具体案例，分析接口电路设计的实现过程及效果。
06 传感器在物联网和智能家居中应用展望
物联网中传感器作用及发展趋势
物联网中传感器的作用
物联网中的传感器是实现万物互联的基础，它们能够感知和测量各种物理量，如温度、湿度、压力、光照等，并将这些数据转换为可处理和传输的数字信号，为物联网应用提供实时、准确的数据支持。
新型传感器的研发
针对特定应用场景和需求，未来将研发更多新型传感器。例如，柔性传感器、生物传感器、化学传感器等，它们将具有更高的灵敏度、选择性和稳定性，为物联网和智能家居等领域的发展提供有力支持。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
牌和型号。
注意传感器的尺寸、重量、安装方式等是否符合应用场

《无线传感器网络》课件

能耗问题
总结词
无线传感器网络的能耗问题是制约其发展的关键因素之一。
详细描述
由于无线传感器网络中的节点通常由电池供电，而电池寿命有限，因此如何降低能耗，延长节点寿命是亟待解决的问题。此外，在某些应用场景中，频繁更换电池或充电会给
维护带来困难和成本增加。
标准化问题
总结词
无线传感器网络的标准化问题涉及到不同厂商和应用的互操作性问题。
开发工具包括硬件开发工具和软件开发工具，硬件开发工具用于开发传感器节点硬件电路板，软件开发工具用于编写、调试和测试应用程序代码。
03
无线传感器网络的通信协议
MAC协议
信道分配
MAC协议负责无线信道的分配，确保节点间的通信不会发生冲突。
能量效率
MAC协议应考虑能量效率，避免过多的空闲监听和数据重传。
动态环境适应性
路由协议应能适应网络拓扑的变化和节点的动态加入/离开。
能量感知协议
能量管理
能量感知协议旨在有效地管理节点的能量，延长网络的生命周期。
节能技术
采用诸如功率控制、休眠机制等节能技术来降低能耗。
负载均衡
通过均衡节点的负载来降低能耗，避免某些节点过早耗尽能量。
能量预测
利用历史数据预测节点的剩余能量，优化路由和任务分配。
06
无线传感器网络的挑战与展望
安全性问题
总结词
无线传感器网络面临多种安全威胁，如数据窃取、恶意攻击、篡改等。
详细描述
由于无线传感器网络中的节点通常部署在无人值守的环境中，因此容易受到攻击者的窃听、干扰和恶意篡改。攻击者可能通过截获节点间的通信数据，获取敏感信息，或者对网络进行破坏，导致网络瘫痪或数据传输错误。

第5章-WSN无线传感器网络安全PPT课件

据。

16
5.1 无线传感器网络安全概述
A -> B: NA, {RQST}(Ke,C), {C||{RQST}(Ke,C)}Kmac
B -> A: {RPLY}(Ke,C’), {NA||C’||{RPLY}(Ke,C’)}Kmac
➢ SNEP中节点间的安全通信
A -> B: NA，A B -> S: NA，NB，A，B，{NA||NB||A||B}KBS
.
24
5.1 无线传感器网络安全概述
3. 网络层的攻击和防御
• 传感器网络的动态性,因此没有固定的基础结构,所以每个节点都需要具有路由的功能，更易于受到攻击。
(1) 虚假路由信息
• 通过欺骗,更改和重发路由信息,攻击者可以创建路由环,吸引或者拒绝网络信息流通量,延长或者缩短路由路径,形成虚假的错误消息,分割网络,增加端到端的时延。
（4）真实性。
点到点的消息认证使得在收到另一节点发送来的消息时，能够确认这个消息确实是从该节点发送过来的；广播认证主要解决单个节点向一组节点发送统一通告时的认证安全问题。
.
10
5.1 无线传感器网络安全概述
（5）新鲜性。
WSN中由于网络多路径传输延时的不确定性和恶意节点的重放攻击使得接收方可能收到延后的相同数据包。新鲜性要求接收方收到的数据包都是最新的、非重放的，即体现消息的时效性。
验证P1和P2的完整性，利用K2来验证P3的完整性。
.
20
5.1 无线传感器网络安全概述
• 基本的流认证协议
P1
P2
Pn
Pn+1
M1
M2
Mn
H(P n)
H(P1)

无线传感器网络技术ppt课件

.
11
模拟调制和数字调制
数字调制是用数字基带信号对高频载波的某一参量进行控制，使高频载波随着数字基带信号的变化而变化。目前通信系统都在由模拟制式向数字制式过渡，因此数字调制已经成为了主流的调制技术。
.
12
数字调制
幅度
频率
相位
通过调节三个参数可以表达信息
.
13
幅度调制 Amplitude shift keying e.g. MICA TR1000
-110(2.4kBaud)
19.7 250k -25~0 -94(250kBaud1)9
物理层帧结构
4B
1B
1B
前导码
SFD 帧长度（7位）保留位
同步头
帧的长度，最大为128B
可变长度 PSDU
PHY负荷
前导码：第一个字段，其字节数一般取4，收发器在接收前导码期间会根据前导码序列的特征完成片同步和符号同步，当然字节数越多同步效果越好，但那需要更多的能量消耗。
.
15
直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)
跳频(Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS)
跳时(Time Hopping Spread Spectrum, THSS)
宽带线性调频扩频(chirp Spread Spectrum, chirp-SS，简称切普扩频)。
提供传送数据的通路传输数据其他管理功能
.
PPDU数据
Bit to Symbol Symbol to Chip
Modulator RF信号
2
物理接口标准
通常物理接口标准对物理接口的四个特性进行了描述：

无线传感器网络技术与应用课件

35
1、基于距离的定位
基于距离的定位机制（range-based）是通过测量相邻节点间的实际距离或方位进行定位的。分为三个阶段
1）测距阶段。首先未知节点通过测量接收到信标节点发出信号的某些参数，如强度、到达时间、达到角度等，计算出未知节点到信标节点之间的距离，这个测量出来的距离可能是未知节点到信标节点的直线距离，也可能是二者之间的近似直线距离。
48
2、入侵检测技术入侵检测可以被定义为识别出正在发生的入侵企图或已经发生的入侵活动过程分类基于误用的检测基于异常的检测基于规范的检测
49
入侵检测框架
50
国内和国际有多项标准与无线传感器网络具有关联性，其中明确提出其研究对象为无线传感器网络标准的组织包括国内WGSN标准工作组和国际ISO/IEC JTC1 WG7工作组
39
3、查询处理技术动态数据查询：数据仅在一个小的时间窗内有效历史数据查询：对检测到的历史数据进行检测、分析走势等，此类查询通常认为每个数据都是同等重要的，是不可缺少的
40
四、目标跟踪技术目标跟踪是指为了维持对目标当前状态的估计，同时也是对传感器接收的量测进行处理的过程基本原理：当有目标进入监测区域时，由于目标的辐射特性（通常是红外辐射特征）、声传播特征和目标运动过程中产生的地面震动特征，传感器会探测到相应的信号
3
二、无线传感器网络的应用领域军事农业医疗建筑工程与建筑物智能建筑与市政建设管理
4
三、无线传感器网络的特点体积小、电源能力有限计算和存储能力有限分布式、多跳自组织通信半径小、带宽低动态性强以数据为中心
5
四、无线传感器网络的关键技术网络拓扑控制网络协议时间同步定位技术数据管理网络安全

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器的材料分类在外界因素的作用下，所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应。它们中的那些对外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，将被用来制作传感器的敏感元件。从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类： (1) 按材料的类别分类：金属聚合物和陶瓷混合物。 (2) 按材料的物理性质分类：导体、半导体、绝缘体和磁性材料。 (3) 按材料的晶体结构分类：单晶、多晶和非晶材料。
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息按一定规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
2
第3章传感器及检测技术
关于传感器，我国曾出现过多种名称，如发送器、传送器、变送器等，它们的内涵相同或相似，所以近年来已逐渐趋向统一，大都使用“传感器”这一名称了。从字面上可以作如下解释：传感器的功用是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。根据这个定义，传感器的作用是将一种能量转换成另一种能量形式，所以不少学者也用“换能器 (Transducer)”来称呼“传感器(Sensor)”。
每种工艺技术都有自己的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低以及传感器参数的高稳定性等原因，采用陶瓷传感器和厚膜传感器比较合理。
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第3章传感器及检测技术
6．按传感器的测量目的不同分类传感器根据测量目的不同可分为物理型传感器、化学型传感器和生物型传感器。 (1) 物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质发生明显变化的特性制成的。 (2) 化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转化成电学量的敏感元件制成的。 (3) 生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器。
现代传感器制造业的进展取决于用于传感器技术的新材料和敏感元件的开发强度。传感器开发的基本趋势是和半导体以及介质材料的应用密切关联的。
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第3章传感器及检测技术
5．按传感器的制造工艺分类传感器按照其制造工艺可分为集成传感器、薄膜传感器、厚膜传感器和陶瓷传感器。 (1) 集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。 (2) 薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上。
(3) 迟滞：指传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入、输出特性曲线不重合的现象。对于同一大小的输入信号，传感器的正、反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。
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第3章传感器及检测技术
3.1.3 传感器的性能指标 1．传感器静态特性传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输
出量与输入量之间所具有的相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。
3
第3章传感器及检测技术
3.1.2 传感器的分类往往同一被测量可以用不同类型的传感器来测量，而同
一原理的传感器又可测量多种物理量，因此传感器有许多种分类方法。下面介绍常见的传感器分类方法。
1．按传感器的用途分类传感器按照其用途可分为力敏传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器和24 GHz雷达传感器等。 2．按传感器的原理分类传感器按照其原理可分为振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器和生物传感器等。
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第3章传感器及检测技术
与采用新材料紧密相关的传感器开发工作可以归纳为下述三个方向：
(1) 在已知的材料中探索新的现象、效应和反应，然后使它们能在传感器技术中得到实际使用。
(2) 探索新的材料，应用那些已知的现象、效应和反应来改进传感器技术。
(3) 在研究新型材料的基础上探索新现象、新效应和反应，并在传感器技术中加以具体实施。
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第3章传感器及检测技术
(1) 线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。
其定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之比。
(2) 灵敏度：是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量与引起该增量的相应输入量增量之比。通常用S表示灵敏度。
第3章传感器及检测技术
第3章传感器及检测技术
3.1 传感器 3.2 检测技术基础 3.3 典型传感器简介 3.4 智能检测系统
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第3章传感器及检测技术
3.1 传感器
3.1.1 传感器概述传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外
界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾)，并将探知的信息传递给其他装置或器官。
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第3章传感器及检测技术
3．按传感器的输出信号标准分类传感器按照其输出信号的标准可分为以下几种： (1) 模拟传感器：将被测量的非电学量转换成模拟电信号。 (2) 数字传感器：将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。 (3) 膺数字传感器：将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。 (4) 开关传感器：当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。
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第3章传感器及检测技术
(3) 厚膜传感器是利用相应材料的浆料涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是用Al2O3制成的，然后进行热处理，使厚膜成形。
(4) 陶瓷传感器是采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产的。完成适当的预备性操作之后，已成形的元件在高温中进行烧结。
厚膜传感器和陶瓷传感器这两种工艺之间有许多共同特性，在某些方面，可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变形。