無線傳感器研究熱點

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國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

無線傳感器引起了世界各國軍事部門、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注。美國軍方有包括C4KISR計劃、Smart Sensor Web、靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)通信、無人值守地面?zhèn)鞲衅魅�、傳感器組網(wǎng)系統(tǒng)、網(wǎng)狀傳感器系統(tǒng)CEC等研究。

美國Intel公司在2002年進行了基于微型傳感器網(wǎng)絡(luò)的新型計算發(fā)展規(guī)劃。

NSF于2003年制定了傳感器網(wǎng)絡(luò)研究計劃。

美國Dust Networks和Crossbow Technologies等公司研究的“智能塵埃、Mote”已進入應(yīng)用測試。在英國、日本、意大利等國家，已經(jīng)開展了該領(lǐng)域的研究工作。

我國也開展了這一領(lǐng)域的研究工作，具體內(nèi)容包括無線傳感器結(jié)點的硬件設(shè)計、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)、節(jié)能技術(shù)、覆蓋控制技術(shù)等。目前正處于研究和開發(fā)階段，這是一個很有意義的課題，是從理論到實踐都需要大量研究的課題。

目前研究熱點

在通信協(xié)議方面，包括物理層協(xié)議，研究傳感器網(wǎng)絡(luò)采用的傳輸媒體、頻段選擇及調(diào)制方式；數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議；網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（主要指路由協(xié)議；平面路由協(xié)議等）。

在傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方面，主要的研究熱點是能量管理，數(shù)據(jù)傳送所帶來的能耗最大，研究休眠、喚醒，以及采用發(fā)送功率低的RF等�？刂乒�(jié)點對能量的使用，在各層上都可使用，如操作系統(tǒng)、物理層、鏈路層、路由協(xié)議等內(nèi)容。

另外，還有安全管理的內(nèi)容，包括傳統(tǒng)的無線電電磁干擾方式和對路由機制進行攻擊。侵入節(jié)點發(fā)送誤警數(shù)據(jù)，侵入節(jié)點致使網(wǎng)絡(luò)的某些節(jié)點和某些網(wǎng)段互發(fā)大量的無用數(shù)據(jù)，使能量很快耗盡，傳感器網(wǎng)絡(luò)分立，形成監(jiān)測黑洞，無法完成正常監(jiān)測工作。在研究中，可以探索采用擴頻通信、傳感器節(jié)點接入認證、鑒權(quán)、數(shù)據(jù)水印和數(shù)據(jù)加密等技術(shù)提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。

數(shù)據(jù)查詢管理。COUGAR系統(tǒng)能測試感知數(shù)據(jù)查詢技術(shù)性能，提出了在傳感器網(wǎng)絡(luò)上計算聚集函數(shù)的容錯和可擴展算法，并探索了把傳感器網(wǎng)絡(luò)表示為數(shù)據(jù)庫的思想，探討了如何把分布式查詢處理技術(shù)應(yīng)用于感知數(shù)據(jù)查詢的處理。在加州大學(xué)伯克利分校，研究人員研究了傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)查詢技術(shù)，提出了實現(xiàn)可動態(tài)調(diào)整的連續(xù)查詢的處理方法和管理傳感器網(wǎng)絡(luò)上多查詢的方法，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)實現(xiàn)了傳感器網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)聚集函數(shù)，提出了在低能源、分布式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實現(xiàn)聚集函數(shù)的方法，并研制了一個感知數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)TinyDB。南加州大學(xué)研究了傳感器網(wǎng)絡(luò)上的聚集函數(shù)的計算方法，提出了節(jié)省能源的計算聚集的樹構(gòu)造算法，并通過實驗證明了無線通信機制對聚集計算的性能有很大的影響。

應(yīng)用支撐服務(wù)，研究時間同步、傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信協(xié)議和應(yīng)用、節(jié)點定位等。

典型應(yīng)用

2010年春，大鴨島生物監(jiān)測項目研究開始，在遠端利用Mote形成的網(wǎng)絡(luò)觀察動物的棲息地環(huán)境。該成果可以通過環(huán)境光線、溫度……等變化的傳感器節(jié)點，藉由形成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)遠端觀察環(huán)境，并且長時間搜集環(huán)境的變化資料。

Senera的系統(tǒng)，可用于監(jiān)測橋梁、高架橋、高速公路等道路環(huán)境。對許多老舊的橋梁，橋墩長期受到水流的沖刷，傳感器能放置在橋墩底部、用以感測橋墩結(jié)構(gòu)；也可放置在橋梁兩側(cè)或底部，搜集橋梁的溫度、濕度、震動幅度、橋墩被侵蝕程度等，能減少斷橋所造成生命財產(chǎn)的損失。

NASA的空間探測設(shè)想，可以通過傳感器網(wǎng)絡(luò)探測、監(jiān)視外星球表面情況，為人類登陸作準備，它通過火箭、太空艙或探路者進行散播。

類似的典型應(yīng)用還很多，可以擴展到各行各業(yè)中去。



來源： http://www.media.edu.cn        作者：汪文勇