搭建无线传感器网络-《无线通信技术》实训

《无线传感器网络》教学大纲Wireless sensor network第一部分大纲说明1. 课程代码：2. 课程性质：专业学位课3. 学时/学分：40/34. 课程目标：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基本设计方法，软硬件开发平台和仿真环境的使用，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良好的基础。

5. 教学方式：课堂讲授、分组实验、分组专题报告与课堂讨论相结合6. 考核方式：考试7. 先修课程：高级语言程序设计、微机原理及接口技术、计算机通信网（一）教材：《无线传感器网络简明教程（第2版）》崔逊学编著清华大学出版社《ZigBee无线传感器网络》钟永峰等编著北京邮电大学出版社（二）教学参考资料：《计算机网络（第6版）》谢希仁编著清华大学出版社《无线传感器网络》孙利民等编著，清华大学出版社《无线传感器网络原理及应用》唐宏编著，人民邮电出版社第二部分教学内容和教学要求第1章概述教学内容：1.1传感器网络的体系结构1.2传感器网络的特征1.3传感器网络的应用领域1.4传感器网络的发展历史教学要求：掌握WSN网络架构；了解无线传感器网络目前的应用状况和将来的应用前景第2章传感器网络的通信与组网技术教学内容：2.1 物理层概述2.2 传感器网络物理层的设计2.3 MAC协议概述2.4 IEEE802.11MAC协议2.5典型MAC协议2.6 路由协议概述2.7 典型路由协议教学要求：掌握物理层协议的基本概念，掌握无线信道和通信的基础知识；掌握无线MAC 协议基础知识，掌握路由协议的基础知识，了解典型的MAC协议和路由协议。

无线传感网络无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络。

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。

WSN中的传感器节点通过无线方式通信，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。

且在科技水平大幅度提高的基础上传感器节点的成本和能耗也逐渐降低，使得WSN在很多领域得到应用。

最早现代意义上的传感器是1879年德国科学家霍尔在研究金属的导电机制时制作的磁场传感器。

经过100多年的发展，传感器的功能不再单一，可以采集温度、湿度、位置、光强、压力、生化等标量数据。

1996年，美国军方资助加州大学洛杉矶分校（UCLA）等单位开展低功耗无线传感器网络（Low-power Wireless Integrated Microsensors，LWIM）的研究。

LWIM III型无线传感器节点将传感器、控制电路与电源电路集成为一体。

两年之后，UCLA与Rockwell合作，开发了Rockwell WINS（Wireless Integrated Network Sensor）无线传感器节点。

该节点使用32位微处理器Strong ARM、1MB的内存与4MB的闪存，数据传输速率是100kbps，工作时的功耗为200mw，睡眠时的功耗是0.8mw。

与此同时，加州大学伯克利分校（UCB）也开展了“Smart Dust”（智能尘埃）项目的研究。

“智能尘埃”意指传感器节点的体积非常小，如尘埃一般。

该项目研究的目标是通过MEMS技术，实现传感、计算与通信能力的集成，用智能传感器技术增强微型机器人的环境感知与智慧处理能力。

其研究任务是开发一系列低功耗、自组织、可重构的无线传感器节点。

1998年研制的WeC智能传感器节点使用的是8位、主频为4MHz的AT90LS8535微处理器芯片，内存是512B，闪存为8kB，数据传输速率为10kbps，工作时的功耗为15mw，睡眠时的功耗是45μw。

无线传感器网络中数据采集技术的使用教程无线传感器网络是一种用于采集、传输和处理感知环境中信息的先进技术。

在日常生活中，我们可以利用无线传感器网络来实现智能家居、智能农业、智慧城市等应用。

本文将介绍无线传感器网络中的数据采集技术及其使用教程。

一、数据采集技术的基本原理无线传感器网络中的数据采集技术是指通过传感器节点对感知环境中的信息进行采集、处理和传输的过程。

在数据采集中，需要考虑以下几个方面：1. 传感器节点的选择：根据具体的应用需求选择合适的传感器节点。

传感器节点可以包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器等，用于感知环境中的各种物理量。

2. 数据采集方式：数据采集可以通过主动采集和被动采集两种方式进行。

主动采集是指传感器节点定期主动采集数据并发送到基站进行处理，被动采集是指传感器节点根据触发条件自动采集数据并发送。

3. 数据传输方式：数据传输可以通过单跳传输和多跳传输两种方式进行。

单跳传输是指数据直接从传感器节点传输到基站，适用于距离较近的应用场景。

多跳传输是指数据通过中间节点进行中继传输，适用于距离较远的应用场景。

4. 数据处理和分析：传感器节点采集的原始数据需要进行处理和分析，以提取有用的信息。

可以利用数据挖掘和机器学习等算法进行数据处理和分析，从而实现智能化的应用。

二、数据采集技术的使用教程以下是使用无线传感器网络进行数据采集的简要步骤：1. 硬件准备：首先需要准备好所需的传感器节点和基站设备。

根据实际应用需求选择合适的传感器节点，并确保其与基站设备兼容。

2. 网络配置：将传感器节点与基站设备进行网络配置。

通常情况下，传感器节点和基站设备之间可以通过无线通信方式进行连接。

根据厂家提供的说明书进行设备的配置和网络参数的设置。

3. 传感器节点布置：根据实际应用需求，将传感器节点布置在感知环境中。

可以根据具体的传感器节点特性选择合适的部署方式，如固定式安装、移动式安装等。

4. 传感器节点数据采集：传感器节点开始采集感知环境中的信息。

无线传感器网络在物联网中的使用教程随着物联网的快速发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）逐渐成为实现智能化、自动化的重要组成部分。

无线传感器网络通过将大量的传感器节点分布在被监测区域内，通过无线通信方式进行数据的采集、传输和处理，为物联网提供了广泛的应用场景。

本文将详细介绍无线传感器网络在物联网中的使用教程，帮助读者快速上手并有效利用该技术。

一、无线传感器网络简介无线传感器网络由大量的传感器节点组成，每个传感器节点都具有自身的处理能力和通信功能。

传感器节点通常包括传感器、处理器、无线模块和电源等组件。

这些传感器节点通过无线通信协议（如Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee等）相互连接，构成一个网络，用于实时、远程地采集和传输环境中的各种数据。

无线传感器网络在物联网中的使用广泛，例如环境监测、智能家居、农业灌溉、智能交通等领域。

通过无线传感器网络，我们可以实时监测环境的温度、湿度、光照等参数，从而实现对环境的精细化管理和控制。

二、无线传感器网络的组成与工作原理无线传感器网络由若干个传感器节点组成，每个节点通常由传感器、处理器和无线模块等组件构成。

传感器负责采集环境中的各种数据，处理器将采集到的数据进行处理和分析，无线模块实现传输功能。

传感器节点之间通过无线通信方式相互连接，构成一个网络。

每个节点通过自身的无线模块实现数据的传输和接收。

这些传感器节点可以通过星型、网状等不同的拓扑结构组成，实现数据的汇聚和传输。

在工作过程中，有几个关键步骤需要注意：1. 部署传感器节点：根据实际的监测需求，合理地部署传感器节点。

传感器节点之间的距离和布局对数据的采集和传输影响较大，需要根据不同的应用场景进行合理规划。

2. 网络连接与配置：通过无线通信协议将传感器节点连接成一个网络。

在进行网络连接之前，需要对每个传感器节点进行配置，包括网络地址、传感器类型、采样频率等信息。

无线传感器网络技术的原理与应用场景无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是一种由大量分布在空间中的无线传感器节点组成的网络。

它的主要特点是无线传感器节点具备感知环境信息并实时传输数据的能力。

本文将介绍无线传感器网络技术的原理和一些常见的应用场景。

一、无线传感器网络技术的原理无线传感器网络技术主要依靠传感器节点感知环境信息，并通过无线通信传输数据。

其原理主要包括以下几个方面：1. 传感器节点：无线传感器网络由大量的传感器节点组成，这些节点通常包括处理器、传感器、电池和无线收发器等组件。

传感器节点通过感知器件感知并采集环境信息，然后将采集到的数据通过无线通信模块发送到基站或其他节点。

2. 网络拓扑结构：传感器节点之间的通信通常采用无线自组织的结构，构成了一个自组织、去中心化的网络。

常见的网络拓扑结构包括星型结构、树型结构和网状结构等。

3. 无线通信技术：无线传感器网络的通信主要依靠无线技术实现。

传感器节点之间可以通过无线信道进行通信，常用的通信技术包括无线局域网（WiFi）、低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy）和Zigbee等。

4. 数据处理与传输：传感器节点采集到的数据通常需要进行处理和压缩后再传输，以减少能耗和网络传输开销。

一般会采用数据融合和数据压缩等技术来实现对数据的处理和传输。

二、无线传感器网络的应用场景无线传感器网络技术具有广泛的应用前景，以下是一些常见的应用场景：1. 环境监测：无线传感器网络可以被广泛应用于环境监测领域，如气象监测、水质监测、土壤监测等。

通过布置在不同位置的传感器节点，可以实时监测和采集环境参数，如温度、湿度、气压等，为环境监测提供数据支持。

2. 智能交通：无线传感器网络可以应用于智能交通系统中，实现交通流量监测、车辆跟踪和道路安全等功能。

通过在道路上部署传感器节点，可以收集车辆的信息，实时监测道路的交通状况，并进行交通调度和预警。

无线传感技术无线传感技术是一种能够无线采集、传输和处理环境中信息的技术。

它通过无线传感器节点来实现对环境中各种参数的监测和控制，如温度、湿度、光照等等，具有广泛的应用前景。

本文将从无线传感技术的原理、应用和未来发展等方面进行探讨。

一、无线传感技术的原理无线传感技术的核心是无线传感器网络，它由多个无线传感器节点组成，这些节点可以感知环境中的信息并将其转化为数字信号。

每个节点都拥有自己的处理和通信能力，可以与其他节点进行通信和协作。

无线传感器节点由传感器、微处理器、无线通信模块等组成，通过传感器采集环境信息，经过处理后通过无线通信模块进行传输。

整个网络通过节点之间的无线通信建立起来，形成一个分布式的传感系统。

二、无线传感技术的应用无线传感技术具有广泛的应用领域，包括环境监测、智能交通、农业、医疗健康等等。

1. 环境监测无线传感技术可以用于环境监测，通过无线传感器节点采集环境中的各种参数信息，如空气质量、水质、噪音等等。

这些数据可以实时监测，帮助我们了解环境的变化和状况，为环境管理和保护提供科学依据。

2. 智能交通无线传感技术可以应用于智能交通系统中，通过无线传感器节点对交通流量、交通状态等进行监测和控制。

这可以提供实时的交通信息，帮助交通管理者进行交通调度和优化，减少交通拥堵和事故发生的概率。

3. 农业在农业领域，无线传感技术可以用于农作物的监测和管理。

通过无线传感器节点对农田的土壤湿度、温度等参数进行监测，可以实现精确的灌溉和施肥，提高农作物的产量和质量。

4. 医疗健康无线传感技术可以应用于医疗健康领域，通过无线传感器节点对患者的生命体征进行实时监测。

这可以帮助医护人员了解患者的健康状况，及时采取必要的治疗措施。

三、无线传感技术的未来发展随着科技的不断进步，无线传感技术将会有更广阔的发展前景。

1. 大数据与人工智能的结合无线传感技术采集到的大量数据可以通过大数据技术进行分析和挖掘。

结合人工智能的算法，可以从这些数据中发现规律和趋势，为我们提供更准确的预测和决策支持。

无线传感器网络作业2014年第一学期第一章1.2 什么是无线传感器网络？答：传感器网络的标准定义是这样的：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。

它的英文是Wireless Sensor Network, 简称WSN。

1.5 传感器网络的终端探测节点由哪些部分组成？这些组成模块的功能分别是什么？答：由传感模块、计算模块、通信模块、存储模块、电源模块和嵌入式软件系统组成。

这里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，存贮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，电源模块负责节点供电，节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？答：无线传感器网络体系结构包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层和能量管理平台、移动管理平台和任务管理平台。

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。

第二章2.2 传感器由哪些部分组成？各部分的功能是什么？答：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。

2.7 传感器的一般特性包括哪些指标？答：传感器的一般特性包括：灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、重复性、漂移、精度、分辨率（力）、迟滞。

2.8 什么是传感器的灵敏度？答：传感器的灵敏度指传感器达到稳定工作状态时，输出变化量与引起变化的输入变化量之比，即 K=输出变化量/输入变化量=△Y/△X=dy/dx2.9 什么是传感器的线性度？答：线性度是指传感器的实际输入-输出曲线（校准曲线）与拟合直线之间的吻合（偏离）程度。