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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date无线传感器网络关键技术与应用摘 要无线传感器网络关键技术与应用摘 要在对无线传感器网路(WSN)产生和发展、技术成熟程度分析的基础上，文章分析了WSN组网模式、拓扑控制、媒体访问控制(MAC)和链路控制、路由与数据转发及跨层设计、时间同步技术、自定位和目标定位技术等组网关键技术和应用支撑技术方面的研究内容。基于应用中的典型实用和示范系统，文章对WSN的应用进行了分类。
2、无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。基于MEMS的微传感技术和无线联网技术为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。这些潜在的应用领域可以归纳为:军事、航空、反恐、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。 无线传感器网络是一种全新的信息获取平台，能够实时监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息，并将这些信息发送到网关节点，以实现复杂的指定范围内目标检测与跟踪，具有快速展开、抗毁性强等特点，有着广阔的应用前景。 AbstractThe article intro
3、duces the startup, roadmap of Wireless Sensor Network (WSN), and its maturity in techniques and market, and surveys key research topics and techniques supporting applications in this area, including networking model, topology control, media access and link control, routing, data forwarding and cross
4、-layer design technique, time synchronization, node positioning, object tracking, etc. Based on practical application and demonstration of the typical systems, the paper classifies applications of WSN.关键字 无线传感器网络；自组织网络；无线Mesh网络；分簇控制；能量效率；移动控制Key words wireless sensor network; Ad hoc network; wireles
5、s mesh networks; clustering control; energy efficiency; motion control目 录摘 要1Abstract1目 录2前 言3第一章无线传感器网络技术发展背景41.1相关科研和工程项目51.2 WSN技术的成熟度分析6第二章WSN技术体系及其发展现状72.1 核心关键技术82.1.1 组网模式92.1.2 WSN组网过程102.1.2 拓扑控制102.1.3 媒体访问控制和链路控制112.1.4 路由、数据转发及跨层设计142.1.5 QoS保障和可靠性设计142.1.6 移动控制模型152.2 关键支撑技术152.2.1 WSN网
6、络的时间同步技术152.2.2 基于WSN的自定位和目标定位技术162.2.3 分布式数据管理和信息融合162.2.4 WSN的安全技术162.2.5精细控制、深度嵌入的操作系统技术162.2.6 能量工程17第三章基于WSN网络的应用系统发展现状173.1主要应用现状193.1.1.环境的检测和保护193.1.2.无线传感器网络在医疗研究、护理领域也可以大展身手。193.1.3.军事领域203.1.4.商业化用途203.2需要解决的问题20第四章 结束语21致 谢24前 言 科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代。而作为信息获取最重要和最基本的技术传感器技术，也得到了极大的发展。传感
7、器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，并将会带来一场信息革命。具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络（WSN.wirelesssensornetworks）综合了无线传感技术、嵌入式计算计算、分布式信息处理计算和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并将这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。犹豫WSN的巨大应用价值，它已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的广泛关注，被广泛的应用与军事，工业过程控制、国家安全、环境监测等领域。无线传感器网络综合了传感技术，嵌入式计算机技术
8、、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种领域，是当前计算机网络研究的热点。无线传感器网络(WSN)是信息科学领域中一个全新的发展方向，同时也是新兴学科与传统学科进行领域间交叉的结果。无线传感器网络经历了智能传感器、无线智能传感器、无线传感器网络3个阶段。智能传感器将计算能力嵌入到传感器中，使得传感器节点不仅具有数据采集能力，而且具有滤波和信息处理能力；无线智能传感器在智能传感器的基础上增加了无线通信能力，大大延长了传感器的感知触角，降低了传感器的工程实施成本；无线传感器网络则将网络技术引入到无线智能传感器中，使得传感器不再是单个的感知单元，而是能够交换信息、协调控制的有机结合体，实现
9、物与物的互联，把感知触角深入世界各个角落，必将成为下一代互联网的重要组成。第一章无线传感器网络技术发展背景1996年，美国UCLA大学的William J Kaiser教授向DARPA提交的“低能耗无线集成微型传感器”揭开了现代WSN网络的序幕。1998年，同是UCLA大学的Gregory J Pottie教授从网络研究的角度重新阐释了WSN的科学意义。在其后的10余年里，WSN网络技术得到学术界、工业界乃至政府的广泛关注，成为在国防军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物结构监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理以及机场、大型工业园区的安全监测等众多领域中最有竞争
10、力的应用技术之一。美国商业周刊将WSN网络列为21世纪最有影响的技术之一，麻省理工学院(MIT)技术评论则将其列为改变世界的10大技术之一。早在上世纪70年代，就出现了将传感器采用对点传输、连接传感器二构成传感器网络雏形，我们把它归之为第一代传感器网络。随着相关学科的不断发展和进步，传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力，并通过与传感控制器的相联，组成了有信息综合和处理能力的传感器网络，这是第二代传感器网络。从上世纪末开始，现场总线技术开始应用与传感器网络，人们用其组建智能化传感器网络，大量多功能传感器被运用，并使用无线技术连接，无线传感器网络逐渐形成。无线传感器网络是新一代的传
11、感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。发达国家如美国，非常重视无线传感器网络的发展，IEEE正在努力推进无线传感器网络的应用和发展，波士顿大学还与最近创办了无线传感器网络协会（SensorNetworkConsortium），期望能促进传感器联网技术开发。美国的，技术评论杂志在论述未来新兴十大技术时，更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术，商业周刊预测的未来四大新兴技术中，无线传感器网络也列入其中。可以预计，无线传感器网络的广泛是一种必然趋势，它的出现将会给人类社会带来极大的变革。WSN网络技术一经提出，就迅速在研究界和工业界得到广泛
12、的认可。1998年到2003年，各种与无线通信、Ad Hoc网络、分布式系统的会议开始大量收录与WSN网络技术相关的文章。2001年，美国计算机学会(ACM)和IEEE成立了第一个专门针对传感网技术的会议International Conference on Information Processing in Sensor Network(IPSN)，为WSN网络的技术发展开拓了一片新的技术园地。2003年到2004年，一批针对传感网技术的会议相继组建。ACM在2005年还专门创刊ACM Transaction on Sensor Network，用来出版最优秀的传感器网络技术成果。2004年
13、，Boston大学与BP、Honeywell、Inetco Systems、Invensys、Millennial Net、Radianse、Sensicast Systems等公司联合创办了传感器网络协会，旨在促进WSN技术的开发。2006年10月，在中国北京，中国计算机学会传感器网络专委会正式成立，标志着中国WSN技术研究开始进入一个新的历史阶段。无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、数据处理单元和通信模块的节点，个节点通关协议自组成一个分布式网络，再将采集来的数据通关优化后经无线电波传输给信息处理中心。无线传感器网络
14、操作系统Tiny0s141的研制者，JasonHill博士把WSN定义为：Sensing+CPU+Radio=Thousandsofpotentialapplication哈尔滨工业大学的李建中教授将WSN定义为:WSN是由一组传感器节点以自组织的发生构成的有线或无线网络，其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布给观察者。从硬件上看，WSN节点主要由数据采集单元、数据处理单元、无线数据收发单元以及小型电池单元组成，通常尺寸很小，具有低成本、低功耗、多功能等特点；从软件上看，它借助于节点中内置传感器有效探测所处区域的温度、湿度、光强度、压力等环境参数以及待测对象的
15、电压、电流等物理参数，并通过无线网络将探测信息传送到数据汇聚中心进行处理、分析和转发。WSN与传统传感器和测控系统相比具有明显的优势。它采用点对点或点对多点的无线连接、大大减少了电缆成本，在传感器节点端及合并了模拟信号/数字信号处理和网络通信功能，节点具有自检功能，系统性能与可靠性明显提升而成本明显缩减。1.1相关科研和工程项目美国从20世纪90年代开始，就陆续展开分布式传感器网络(DSN)、集成的无线网络传感器(WINS)、智能尘埃(Smart Dust)、?滋AMPS、无线嵌入式系统(WEBS)、分布式系统可升级协调体系结构研究(SCADDS)、嵌入式网络传感(CENS)等一系列重要的WSN网络研究项目。 自2001年起，美国国防部远景研究计划局(DARPA)每年都投入千万美元进行WSN网络技术研究，并在C4ISR基础上提出了C4KISR计划，强调战场情报的感知能力、信息的综合能力和利用能力，把WSN网络作为一个重要研究领域，设立了Smart Sensor Web、灵巧传感器网络通信
