無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、2005年7月系統(tǒng)仿真技術(shù)Jul.2005第1卷第2期SystemSimulationTechnologyVol.1No.2中圖分類號：TN92文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢陳雄，杜以書，唐國新(復(fù)旦大學(xué)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(luò)將傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，具有信息采集、傳輸、處理的能力。傳感器網(wǎng)絡(luò)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(luò)技術(shù)的逐步發(fā)展，

2、它的應(yīng)用也越來越廣泛，現(xiàn)在已從軍事防御普及到社會的各個(gè)領(lǐng)域。本文以綜述的方式介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢，同時(shí)介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的原理，給出了一些典型的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；傳感器節(jié)點(diǎn)；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(shù)的三大基礎(chǔ)是傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，它們分別完成對信息的采集、傳輸和處理。傳感器網(wǎng)絡(luò)將三種技術(shù)結(jié)合在一起，從而實(shí)現(xiàn)信息的采集、傳輸和處理的真正統(tǒng)一。傳感器網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是21

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

7、，國內(nèi)也有許多關(guān)于傳感器網(wǎng)絡(luò)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(luò)技術(shù)的發(fā)展對整個(gè)國家的社會、經(jīng)濟(jì)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(luò)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(luò)探測和獲取敵軍情報(bào)。由于戰(zhàn)場情況復(fù)雜，如果靠人去收集敵方情報(bào)是很危險(xiǎn)的，而通過將傳感器網(wǎng)絡(luò)放置在敵軍陣地卻可以安全地獲得精確的信息，同時(shí)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(jī)空投等方式將大量廉價(jià)微型的傳感器節(jié)點(diǎn)散布在預(yù)定區(qū)域，通過這些傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(diǎn)對射擊對象的跟蹤、定位，實(shí)現(xiàn)精確制導(dǎo)。z探測及判定化學(xué)、生物、放射、核子等物質(zhì)和攻擊。利用傳感器網(wǎng)絡(luò)及時(shí)、準(zhǔn)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(duì)提供反應(yīng)時(shí)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(guān)注。加強(qiáng)對環(huán)境的研究，防止進(jìn)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(gè)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(xué)污染的位置并檢定出化學(xué)污染的種類，避免工作人員冒險(xiǎn)進(jìn)入受污染區(qū)域；z災(zāi)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(xí)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(xiàng)健康指標(biāo)進(jìn)行

10、實(shí)時(shí)監(jiān)測；z作為隔離病房的監(jiān)控設(shè)備，減少醫(yī)生護(hù)士進(jìn)病房的次數(shù)。3.4反恐抗災(zāi)美國911事件的發(fā)生，使反恐成為各國普遍關(guān)注的問題。反恐問題主要是要及時(shí)的收集信息，加強(qiáng)對周圍環(huán)境的監(jiān)測，能夠及時(shí)有效地應(yīng)對突發(fā)事件，將傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)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(lǐng)域中的應(yīng)用，在此不一一贅述。4研究現(xiàn)狀由于傳感器網(wǎng)絡(luò)的巨大應(yīng)用價(jià)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(xué)術(shù)界的極大關(guān)注。美國國防部和各軍事部門都對傳感器網(wǎng)絡(luò)給予了高度重視，在C4ISR的基礎(chǔ)上提出了C4KISR計(jì)劃[4]，強(qiáng)調(diào)戰(zhàn)場情報(bào)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(luò)作為一個(gè)重要研究領(lǐng)域，設(shè)立了一系列的軍事傳感器網(wǎng)絡(luò)研究項(xiàng)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(luò)方面的工作，紛紛設(shè)立或啟動相應(yīng)的行動計(jì)劃。日本、英國、意大利、巴西等國家也對傳感器網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出了極大的興趣，紛紛展開了該領(lǐng)域的研