无线传感器网络 第1章(绪论)[精选].ppt

* 最近新闻媒体报道了一些大型的传感器网络应用工程项目，例如韩国济州岛的智能渔场系统，主要是实现了自动收集渔场饲养环境的参数，确定投放饲料的数量 。 北京大兴区菊花生产基地使用无线传感器网络，采集日光温室和土壤的温湿度参数，提高了菊花生产的管理水平，使得生产成本至少下降了25%。他们采用克尔斯博公司提供的产品，这个公司是全球最大的传感器网络产品制造商。 * 沈阳玫瑰园采用传感器网络设备，实现了整个玫瑰花观光温室参数的自动采集 。 浙江温州的奶牛牧场，结合传感器网络和射频识别技术，给奶牛戴上身份标识，防止走失。 应用方面还有很多，目前传感器网络节点的出货量已经超过1亿。国际领先公司如Cisco、Intel等都在自己的领域实现了各种应用和服务。 * 结合刚才介绍的大量应用情况，请大家思考并课堂讨论：传感器网络还可以有哪些用途？我们采用15分钟时间进行分组讨论。 好，根据各组积极讨论的结果，有的同学认为传感器网络在我们军事上大有作为，有的同学在考虑能否用于地震监测预报。事实上确实如此。 * 　2008年5月12日四川省汶川地区发生强烈大地震，造成巨大人员伤亡和财产损失，让地震预测重新成为科学界乃至整个社会关注的热点。 　在5月19日紧急召开的”汶川特大地震发生机理及后续灾情科学分析”香山会议上，许多学者认为光纤传感器是目前最好的地震监测手段，在地震带附近建立光纤传感器网络，可以及时监测地下的异常情况，提高地震的预测水平，最大程度地避免人员伤亡和财产损失。 * 传感器网络在军事上的用途更多。 * 2003年联合国维和部队进入伊拉克，综合使用了商用间谍卫星和超微型感应的传感器网络，对伊拉克的空气、水和土壤进行连续不断的监测，以确定伊拉克有无违反国际公约的核武器和生化武器。 * 在美军的未来战斗系统中，布置在道路两侧的传感器网络探测出通行的车辆目标信号，传输给士兵的手持终端设备，实现战场警戒功能。 * 最近美军装备的枪声定位系统，用于打击恐怖分子和战场上的狙击手。部署在街道或道路两侧的声响传感器，检测轻武器射击时产生的枪口爆炸波，以及子弹飞行时产生的震动冲击波，这些声波信号通过传感器网络传送给附近的计算机，计算出射手的坐标位置。 * 　　2002年美军在俄亥俄州大规模试验了“沙地直线”项目系统，也就是地面战场无线传感器网络，能够检测出入侵的高金属含量目标。 　图中示例是部署的两幅对应的网格状传感器网络，红色的连线和箭头表示无线通信的传输路线。 　主要解决对地面战场目标的探测、分类和跟踪问题，它将机动目标分为徒手人员、武装人员和车辆三种类型。 　由于战场环境复杂，传感器节点必须进行封装，以便于保护精密电子元器件。 * 这里给出两种封装例子。一种是密封形的封装罩。它表面光滑，可以滚动，自动调整姿态位置，在任何姿态下都能使光线照射到里面的太阳能电池板。 　设计这种罩体的关键是将传感器元器件，安装在一个万向节机械装置的固定架上，并与罩壳相连，万向节机件围绕罩体横轴可以自由旋转，保证了传感器和天线的方向始终是朝上的。 * 另一种是锥形罩结构，它可以像交通锥一样，从空中扔下，然后自己调整姿态，由于底基重量大，在出现意外情况时仍然能够自动正位，保证图中所示的天线指向天空。 在锥形罩这种有趣的设计中，它的“悬垂钟摆”式电路板由天线悬挂着，可以由飞机抛撒下来，落地后自动组网。 * 　最近美军研制成功“狼群”地面传感器网络，声称这是标志着电子战领域的必威体育精装版突破。 　到目前为止，美军共计完成了23项传感器网络项目。 美国Dust Networks和Crossbow Technologies等公司：“智能尘埃、Mote”已进入应用测试。 * * 节点的通信覆盖范围只有几十米到几百米，如何在有限的通信能力条件下, 完成探测数据的传输呢？无线通信是第一个关键技术！ * 传感器节点采用电池供电，工作环境通常比较恶劣，一次部署终生使用，所以更换电池就比较困难。如何节省电源、最大化网络生命周期？低功耗设计是第二个关键技术！ * 节点体积小，处理器和存储器性能有限，不允许进行复杂算法的运算。因此，嵌入式操作系统设计是第三个关键技术！ * 传感器网络作为一种自组织的动态网络，没有基站支撑，由于节点失效、新节点加入，导致网络拓扑结构的动态性，需要自动愈合。多跳自组织的网络路由协议是第四个关键技术！ * * * * 今天介绍的内容是关于传感器网络的概念、发展历史、应用情况和关键技术，主要是为了后续内容的学习打下初步基础。 有几道作业留作课后练习。 其中第三道习题要求列举几种常用的传感器，这是信息化重要装备，也是我们下一节课要介绍的内容。 计算能力有限 节点体积小，处理器和存储器性能有限，不允许进行复杂算法的运算 关键之三 　嵌入式操作系统设计是第三项关键技术！