第1章 无线传感器网络概述分解
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无线传感器网络概述1科技发展的脚步越来越快,人类已经置身于信息时代,作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术,得到了极大的发展。
2目前无线网络可分为两种:一种是有基础设施的网络,需要固定基站,例如我们使用的手机,属于无线蜂窝网,它就需要高大的天线和大功率基站来支持,基站就是最重要的基础设施;另外,使用无线网卡上网的无线局域网,由于采用了接入点这种固定设备,也属于有基础设施网。
另一类是无基础设施网,又称为无线Ad hoc网络,节点是分布式的,没有专门的固定基站。
无线Ad hoc网络又可分为两类: 一类是移动Ad hoc网络(Mobile Ad hoc Network,简称MANET),它的终端是快速移动的。
一个典型的例子是美军101空降师装备的Ad hoc网络通信设备,保证在远程空投到一个陌生地点之后,在高度机动的装备车辆上仍然能够实现各种通信业务,而无需借助外部设施的支援。
另一类就是我们讲的无线传感器网络,它的节点是静止的或者移动很慢。
3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。
如图所示,大量的传感器节点将探测数据,通过汇聚节点经其它网络发送给了用户。
在这个定义中,传感器网络实现了数据采集、处理和传输的三种功能,而这正对应着现代信息技术的三大基础技术,即传感器技术、计算机技术和通信技术。
4它们分别构成了信息系统的“感官”、“大脑”和“神经”三个部分。
因此说,无线传感器网络正是这三种技术的结合,可以构成一个独立的现代信息系统。
5第一阶段:最早可以追溯二十世纪70年代越战时期使用的传统的传感器系统。
当年美越双方在密林覆盖的“胡志明小道”进行了一场血腥较量,这条道路是胡志明部队向南方游击队源源不断输送物资的秘密通道,美军曾经绞尽脑汁动用航空兵狂轰滥炸,但效果不大。
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。