无线多媒体传感器网络
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无线传感器网络与物联网近期,我们学习了有关无线传感器网络与物联网的相关内容。
使我认识到了的科技的重要性,现在我将这段时间的学习成果汇报如下。
定义:物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。
在这个网络中,物品(商品)能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。
其实质是利用射频自动识别(RFID)技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。
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自组织网络。
一个无线传感器网络通常包括三要素,即传感器、感知对象和观察者。
传感器由电源、感知部件、嵌人式处理器、存储器、通信部件和软件等几个部分组成,这些部分相互协调,共同完成对外界信息的感知功能;感知对象是无线传感器网络的监测目标;观察者是无线传感器网络的用户,是传感信息的接收者和应用者。
其主要特点有(1)自组织:传感器网络系统的节点具有自动组网的功能,节点间能够相互通信协调工作。
(2)多跳路由:节点受通信距离、功率控制或节能的限制,当节点无法与网关直接通信时,需要由其他节点转发完成数据的传输,因此网络数据传输路由是多跳的。
(3)动态网络拓扑:在某些特殊的应用中,无线传感器网络是移动的,传感器节点可能会因能量消耗完或其他故障而终止工作,这些因素都会使网络拓扑发生变化。
(4)节点资源有限:节点微型化要求和有限的能量导致了节点硬件资源的有限性。
无线传感器网络与物联网的区别:无线传感器网络不同于物联网。
事实上传感技术也好、RFID技术也好,都仅仅是信息采集技术之一。
除传感技术和RFID技术外,GPS、视频识别、红外、激光、扫描等所有能够实现自动识别与物物通信的技术都可以成为物联网的信息采集技术。
传感网或者RFID网只是物联网的一种应用,但绝不是物联网的全部。
把物联网当成互联网的无边无际的无限延伸,把物联网当成所有物的完全开放、全部互连、全部共享的互联网平台。
《无线传感器网络》课程教学大纲1.课程名称中文:无线传感器网络英文:Wireless Sensor Networks2.课程代码3.课程性质学科大类专业课选修4.学时与学分总学时:32(理论学时30学时、课堂作业2学时)学分:25.授课对象本课程面向电子信息工程专业学生开设。
6. 课程教学目的无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点通过无线电通信形成的一个多跳的自组织网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域里被监测对象的信息,并发送给观察者。
无线传感器网络的研究涉及传感器技术、网络通讯技术、无线传输技术、嵌入式技术、分布式信息处理技术、微电子制造技术、软件编程技术等。
无线传感器网络是继因特网之后,将对21世纪人类生活方式产生重大影响的IT技术之一。
本课程的培养目标为:向学生介绍有关无线传感器网络的基本概念、理论、方法与应用进展,使学生初步了解无线传感器网络所面临的挑战,了解在现有技术条件下,设计和部署无线传感器网络解决实际问题的基本方法和技术路线,通过本课程的学习,能深化学生对信息与通信工程、通信与信息系统、计算机科学、电子传感技术等相关专业基础技术的具体认识,并通过无线传感器网络技术在不同行业的实际应用和面临的不同挑战,扩大学生知识面,提高学生分析处理实际问题的能力。
为在信息与通信工程、通信与信息系统、计算机科学、电子传感技术等相关专业领域及物联网方向进行深入学习和研究打下必要的基础。
7. 教学重点与难点:课程重点:无线传感器网络的概念、网络基础、体系结构、各层协议、应用相关性、跨层设计、拓扑管理、时钟同步、节点定位、网内信息处理等。
课程难点:应用相关性、跨层设计、协议与核心支撑技术。
8. 教学方法与手段(1)理论教学教学形式:采用启发式教学,激发学生主动学习兴趣。
重点内容通过课堂问答、小测验等形式进行强化教学,其结果纳入平时成绩记录;基本知识:以电子教案为主介绍课程的基本理论和技术应用,重点、难点问题辅助以板书形式。
无线传感器网络概述信息的生成、获取、存储、传输、处理及其应用是现代信息科学的六大组成部分,其中信息的获取是信息技术产业链上重要的环节之一,没有它就没有信息的传输、处理和应用,信息化也就成了无水之源、无本之木。
随着现代微电子技术、微机电系(MEMS.Micro-Electro-Mechanism System)、片上系统SoC(System-on-Chip)、纳米材料、无线通信技术、信号处理技术、计算机网络技术等的进步以及互联网的迅猛发展,传统的传感器信息获取技术从独立的单一化模式向集成化、微型化,进而向智能化、网络化方向发展,成为信息获取最重要和最基本的技术之一。
随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微小节点通过自组织的方式构成网络,借助节点中内置的形式多样的传感器测量所在周边环境中的热、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、速度和方向等众多我们感兴趣的物质现象.在通信方式上,虽然可以采用有线、无线、红外和光等多种形式,但一般认为短距离的无线低功率通信技术最适合传感器网络使用,为明确起见,一般称做无线传感器网络(WSN.Wireless Sensor Network)。
本书所讨论的主要内容也仅限于此范畴.也就是说我们继承目前大多教研究者普遍接受的既成事实的WSN的定义:大规模,无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络.其中的节点是同构的、成本较低、体积较小,大部分节点不移动,被随意撒布在工作区域,要求网络系统有尽可能长的工作时间。
1.1 传感器网络体系结构1.1.1 传感器网络结构传感器网络系统通常包括传感器节点(sensor node)、汇聚节点(sink node)和管理节点。
大量传感器节点随机部署在监测区域(sensor field)内部或附近,能够通过自组织方式构成网络。
传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输,在传输过程中监测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到汇聚节点,最后通过互联网或卫星到达管理节点。
无线传感器网络在环境监测中的应用无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是一种由许多分布式传感节点组成的网络系统,每个节点都配备有传感器、处理器和通信装置,能够自组织形成一个网络并进行信息的收集、处理和传输。
无线传感器网络在环境监测中具有广泛的应用,可以实时监测环境参数、控制环境污染、预警环境灾害等,对环境保护和资源管理具有重要的意义。
1. 大气环境监测无线传感器网络可以用于对大气环境进行监测,包括空气质量、温度、湿度、风速等参数的监测。
通过布设在城市各处的传感器节点,可以实时监测城市的空气质量状况,并为采取有效的环境保护措施提供数据支持。
2. 水质监测在水质监测领域,无线传感器网络可以通过在河流、湖泊、水库等水域中布设传感器节点,实时监测水质的各项指标,如水质的浊度、PH值、溶解氧含量等,帮助相关部门及时发现和处理水质问题,保障水源的安全。
3. 土壤监测农业生产中,无线传感器网络可以应用于土壤监测领域,通过在农田中布设传感器节点,实时监测土壤的湿度、温度、PH值等参数,为合理施肥、浇水等农业生产活动提供数据支持,提高农作物的产量和质量。
4. 生态环境监测在生态环境保护领域,无线传感器网络可以用于对自然生态环境的监测,包括植被覆盖、动植物分布、生态系统的稳定性等方面,有助于科学评估自然生态环境的状况,为生态保护和恢复提供决策支持。
5. 灾害预警与监测无线传感器网络还可以用于对自然灾害的预警和监测,如地震、山体滑坡、洪涝等灾害。
通过在潜在灾害地区中布设传感器节点,能够实时监测地质变化、水位变化等情况,并及时预警,减少灾害给人们的损失。
1. 高效性无线传感器网络可以实现对环境参数的实时监测,数据的实时传输和处理,提高了环境监测的效率。
传统的环境监测方法需要人工采样、实验室分析等步骤,费时费力,无线传感器网络的应用可以大大简化监测过程,提高监测效率。
2. 网络覆盖广无线传感器网络可以根据监测需要自由布设传感器节点,灵活性强,能够实现对复杂地形、大范围的环境进行全方位的监测,提高了监测的覆盖范围。
《无线传感器网络原理与应用》复习题一、填空题:1.无线传感器网络的三个基本要素是:、和.2。
无线传感器网络实现了、和的三种功能.3.无线传感器网络包括四类基本实体对象:目标、观测节点、和。
4.根据无线传感器网络系统架构,无线传感器网络系统通常包括传感器节点(sensor node)、和。
5。
无线传感器节点通常包含四个模块,他们是:数据采集模块、、无线通信模块和。
6.无线传感器网络的协议栈包括物理层、、、传输层和,还包括能量管理、移动管理和任务管理等平台。
7.无线传感器网络的MAC层和物理层协议采用的是国际电气电子工程师协会(IEEE)制定的协议。
8。
无线通信物理层的主要技术包括、、调制技术和.9。
在无线通信系统中,有三种影响信号传播的基本机制:、绕射和。
10。
无线传感器节点处于、接收状态、侦听状态和时单位时间内消耗的能量是依次减少的。
11.无线传感器网络MAC协议根据信道的分配方式可分为、和混合式三种。
12。
根据无线传感器网络不同的应用可以将其路由协议分为五类,你知道的有:、、.(任意给出3种)。
13. IEEE 802.15.4标准将无线传感器网络的数据链路层分为两个子层,即和。
14。
Zigbee的最低两层即物理层和MAC层使用标准,而网络层和应用层由Zigbee联盟制定。
15。
Zigbee协议中定义了三种设备,它们是: 、和Zigbee终端设备。
16。
Zigbee支持三种拓扑结构的网络,它们是:、和。
17.无线传感器网络的时间同步方法有很多,按照网络应用的深度可以划分三种: 、和。
18。
无线传感器网络的时间同步方法有很多,按照时间同步的参考时间可以划分为和.19.无线传感器网络的时间同步方法有很多,根据需要时间同步的不同应用需求以及同步对象的范围不同可以划分为和. 20。
无线传感器网络定位技术大致可以划分为三类:、和。
21.无线传感器网络典型的非测距定位算法有、APIT算法、以及等。
22.无线传感器网络的数据融合策略可以分为、以及.23。