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1、绪论,无线传感器网络及军事应用,二系军用网络工程教研室 崔逊学,911历史事件,寻找拉登藏身之处,应用需求引发研究热潮,综观计算机网络技术的发展史，应用需求始终是推动和左右全球网络技术进步的动力与源泉。,第一章 绪 论,一,什么是无线传感器网络,二,传感器网络的发展历史,三,传感器网络的应用情况,四,传感器网络的关键技术,教学目的：掌握传感器网络的基本情况,学时：2学时,本章重点：基本概念、应用情况,一、什么是无线传感器网络,无 线 网 络,有基础设施网,无基础设施网,移动Ad hoc网络,无线传感器网络,无线传感器网络(WSN)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，目
2、的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户。,“无线传感器网络”术语的标准定义,传感器技术,计算机技术,通 信 技 术,感 官,大 脑,神 经,现代信息技术,信息系统,无线传感器网络,物 理 层,数据链路层,网 络 层,传 输 层,应 用 层,能 量 分 配,移 动 管 理,应 用 优 化,传感器节点实物示例,传感器网络的常用逻辑结构图,传感器1,传感器2,传感器N,无线链路,无线接口 模块,监控主机,无线传感器网络工作原理的动画演示,二、传感器网络的发展历史,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。,胡志明小道,胡志明小道,热带树,
3、热带树,轰炸机,传感器仅产生探测数据流 传感器无计算能力 传感器之间不能相互通信,传统感知方法的特征,有线/无线连接,第二阶段,感知能力计算能力通信能力,1999年商业周刊将传感器网络列为二十一世纪最具影响的21项技术之一 。,二十世纪80年代至90年代之间,第三阶段,21世纪开始至今,2001,911事件,2002,橡树岭实验室提出“网络就是传感器”。,2003,2006,美国技术评论杂志评出深远影响人类未来生活的十大新兴技术，传感器网络列为第一 。,我国发布国家中长期科学与技术发展规划纲要。,计算设备的演化历史,三、传感器网络的应用情况,（一）民事应用,大鸭岛海燕监测,无人干扰监测,鸟 巢
4、,海 燕,大 鸭 岛,桥 梁 监 测,健 康 监 测,海 洋 监 测,环 境 监 测,电力高压线,高尔夫球场,葡 萄 园,道 路 交 通,智能停车场,物流系统,列车铁轨,高速公路系统,韩国济州岛智能渔场,北京大兴区菊花基地,克尔斯博公司,浙江温州的奶牛牧场,沈阳玫瑰园,讨 论 题,请大家思考和组织课堂讨论： 传感器网络还可以有哪些用途？,？,二零零八年五月十二日汶川地区发生强烈地震,（二）军事应用,联合国维和部队,伊 拉 克,微型感应传感器网络,核武器和生化武器,美军未来战斗系统的战场警戒示意图,传感器节点,通行车辆,枪声定位反恐系统,F-22猛禽战斗机,美国F-22猛禽战斗机,机外传感器网络
5、,美军“沙地直线”项目,无线链路,目标探测、分类和跟踪,传感器节点,传感器节点,密封形封装罩,节点封装示例（一）,特点： 表面光滑 可以滚动 自动调整姿态位置 万向节固定架设计,节点封装示例（二）,锥形罩,特点： 底基重量大 自正位 “悬垂钟摆”式电路板 飞机抛撒,“狼群”地面传感器网络,美军共计完成23项传感器网络项目,网络工程专业,四、传感器网络的关键技术,通信能力有限 节点通信覆盖范围只有几十到几百米,关键之一 如何在有限的通信能力条件下, 完成探测数据的传输？ 无线通信技术是第一项关键技术！,电源能量有限 通常电池供电，工作环境恶劣，一次部署终生使用，更换电池困难,关键之二 如何节省电
6、源、最大化网络的使用寿命？ 低功耗设计问题是第二项关键技术！,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！,自组织的动态网络 传感器网络没有基站 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,关键之四 多跳自组织的网络路由是第四项关键技术！,传感器网络是以数据为中心的网络 用户感兴趣的是数据而不是网络和传感器硬件,关键之五 如何建立以数据为中心的传感器网络？ 传感器网络的第五项关键技术是数据融合方法！,网络攻击无处不在 传感器节点的物理操纵 传感信息的窃听 拒绝服务攻击 私有信息的泄露 ,关键之六 安全性是传感网络设计的重要问题。如何保护机密数据和防御网络攻击是第六项关键技术！,注：*为实验课时，总学时数为40。,习题： 1 什么是无线传感器网络？ 2 传感器节点的组成及其功能是什么？ 3 列举几种常用的战场传感器。, 本章小结,本章主要介绍传感器网络的概念、发展历史、应用情况和关键技术。,
