無線傳感器網(wǎng)絡的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、2005年7月系統(tǒng)仿真技術Jul.2005第1卷第2期SystemSimulationTechnologyVol.1No.2中圖分類號：TN92文獻標識碼：A無線傳感器網(wǎng)絡的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢陳雄，杜以書，唐國新(復旦大學電子工程系智能控制研究室，上海，200433)摘要：無線傳感器網(wǎng)絡將傳感器技術、通信技術、計算機技術結合在一起，具有信息采集、傳輸、處理的能力。傳感器網(wǎng)絡最初是由于軍事的需要而發(fā)展起來的，隨著傳感器網(wǎng)絡技術的逐步發(fā)展，

2、它的應用也越來越廣泛，現(xiàn)在已從軍事防御普及到社會的各個領域。本文以綜述的方式介紹了無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢，同時介紹了無線傳感器網(wǎng)絡的原理，給出了一些典型的應用。關鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡；傳感器節(jié)點；發(fā)展趨勢TheSituationFutureDevelopmentofWirelessSenswkCHENXiong，DUYishu，TANGGuoxin(InstituteofIntelligentControl

3、FudanUniversityShanghai200433)Abstract:Wirelesssenswkcombinessenstechnologycommunicationtechnologycomputertechnologytogether.Ithastheabilityofcollectingtransferringprocessinginfmation.Senswktechnologywasfirstusedinmilita

4、rysystems.Butnowithasbeenusedinalmostallofthefieldswiththedevelopingofsenswktechnology.Inthispaperwefirstdescribethehistyofwirelesssenswkthengiveadeionofthesituationofdevelopment.Intheendwegiveafecastofthefuturedevelopme

5、nt.Wealsointroducetheprincipiumofwirelesssenswkgivesometypicalapplications.Keywds:wirelesssenswksensnodefuturedevelopment1引言現(xiàn)代信息技術的三大基礎是傳感器技術、通信技術、計算機技術，它們分別完成對信息的采集、傳輸和處理。傳感器網(wǎng)絡將三種技術結合在一起，從而實現(xiàn)信息的采集、傳輸和處理的真正統(tǒng)一。傳感器網(wǎng)絡被認為是21

6、世紀最重要的技術之一[1]，它將會對人類未來的生活方式產(chǎn)生深遠影響。在2003年2月份美國《技術評論》（TechnologyReview）雜志評出的對人類未來生活產(chǎn)生深遠影響的十大新興技術中，傳感器網(wǎng)絡名列第一。1998年，美國在先進國防研究項目局(DARPA)的一個研究項目中第一次提出無線自組織傳感器網(wǎng)絡的概念[2]。近年來，隨著無線通信、微處理器、微機電系統(tǒng)（MEMS）等技術的發(fā)展，傳感器網(wǎng)絡技術逐步走向成熟，其應用也越來越廣。目前

7、，國內(nèi)也有許多關于傳感器網(wǎng)絡方面的研究成果，但總體上來講還只是處于起步階段。傳感器網(wǎng)絡技術的發(fā)展對整個國家的社會、經(jīng)濟具有重大的戰(zhàn)略意義。陳雄，杜以書，唐國新：無線傳感器網(wǎng)絡的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢693.1軍事防御z軍事傳感器網(wǎng)絡探測和獲取敵軍情報。由于戰(zhàn)場情況復雜，如果靠人去收集敵方情報是很危險的，而通過將傳感器網(wǎng)絡放置在敵軍陣地卻可以安全地獲得精確的信息，同時也不容易被敵軍察覺。z在士兵、裝備及軍火上加裝傳感器以供識別，分清敵我，防止

8、誤打。z監(jiān)控戰(zhàn)場上的狀態(tài)。通過飛機空投等方式將大量廉價微型的傳感器節(jié)點散布在預定區(qū)域，通過這些傳感器節(jié)點實時監(jiān)測周圍環(huán)境的變化，并將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星信道等方式發(fā)回基地，這樣就可以實時地監(jiān)控戰(zhàn)場上的狀態(tài)。z跟蹤射擊對象的位置。通過傳感器節(jié)點對射擊對象的跟蹤、定位，實現(xiàn)精確制導。z探測及判定化學、生物、放射、核子等物質和攻擊。利用傳感器網(wǎng)絡及時、準確地判斷是否有生化武器及核武器的攻擊，確定生化源、爆炸中心的位置，為軍隊提供反應時間，從而

9、最大可能地減小傷亡。3.2環(huán)境監(jiān)測目前的環(huán)境狀況逐漸惡化，已引起人們廣泛的關注。加強對環(huán)境的研究，防止進一步的惡化，具有重大的意義。環(huán)境監(jiān)測主要包括以下幾個方面：z監(jiān)測平原、森林、海洋等的環(huán)境變化；z提供遭受化學污染的位置并檢定出化學污染的種類，避免工作人員冒險進入受污染區(qū)域；z災害判定；z監(jiān)測空氣污染、水污染及土壤污染；z生態(tài)上的監(jiān)控，例如生物棲息地與覓食習慣。圖2環(huán)境監(jiān)測3.3醫(yī)療衛(wèi)生z佩戴在病人身上，對血壓、心率等各項健康指標進行

10、實時監(jiān)測；z作為隔離病房的監(jiān)控設備，減少醫(yī)生護士進病房的次數(shù)。3.4反恐抗災美國911事件的發(fā)生，使反恐成為各國普遍關注的問題。反恐問題主要是要及時的收集信息，加強對周圍環(huán)境的監(jiān)測，能夠及時有效地應對突發(fā)事件，將傳感器網(wǎng)絡技術應用于反恐問題，可以有效地放置恐怖襲擊事件的發(fā)生。另外還有在工業(yè)制造、交通控制、空間探索、能源、食品安全等領域中的應用，在此不一一贅述。4研究現(xiàn)狀由于傳感器網(wǎng)絡的巨大應用價值它已經(jīng)引起了世界許多國家的軍事部門、工業(yè)

11、界和學術界的極大關注。美國國防部和各軍事部門都對傳感器網(wǎng)絡給予了高度重視，在C4ISR的基礎上提出了C4KISR計劃[4]，強調(diào)戰(zhàn)場情報的感知能力、信息的綜合能力和信息的利用能力，把傳感器網(wǎng)絡作為一個重要研究領域，設立了一系列的軍事傳感器網(wǎng)絡研究項目。美國英特爾公司、美國微軟公司等信息工業(yè)界巨頭也開始了傳感器網(wǎng)絡方面的工作，紛紛設立或啟動相應的行動計劃。日本、英國、意大利、巴西等國家也對傳感器網(wǎng)絡表現(xiàn)出了極大的興趣，紛紛展開了該領域的研