傳感器與檢測技術無線傳感器網(wǎng)絡體系結構無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點結構無線傳感器網(wǎng)絡-無線傳感器網(wǎng)絡基礎無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議結構任務8.1無線傳感器網(wǎng)絡基礎

無線傳感器網(wǎng)絡WSN（wirelesssensornetwork）是由隨機分布在監(jiān)測區(qū)域內大量的由無人值守具有無線通信與計算能力的微小型節(jié)點構成的自主探測系統(tǒng)。1、無線傳感器網(wǎng)絡體系結構任務8.1無線傳感器網(wǎng)絡基礎

無線傳感器網(wǎng)絡綜合了無線通信技術、

傳感器技術、嵌入式計算技術與分布式信息處理技術，可以使人們在任何時間、任何地點和任何環(huán)境條件下獲取大量詳實而可靠的信息。1、無線傳感器網(wǎng)絡體系結構1.網(wǎng)絡結構

WSN目的：協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域里被監(jiān)測對象的信息，并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者構成了傳感器網(wǎng)絡的三個要素。

在無線傳感器網(wǎng)絡中，節(jié)點可以通過飛機隨機布撒、人工定向布置等方式，大量部署在感知對象內部或者附近。1、無線傳感器網(wǎng)絡體系結構無線傳感器網(wǎng)絡的網(wǎng)絡結構1、無線傳感器網(wǎng)絡體系結構2、無線傳感器節(jié)點結構

無線傳感器節(jié)點的硬件組成

無論節(jié)點體積的大小，其結構都基本相同。主要有電源、處理器、傳感器、通信等單元組成。電源單元為系統(tǒng)提供能量，有微型電池、超薄太陽能板、專用電容器等組成。處理器單元有C

P

U、儲存器、嵌入式操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫組成。傳感器單元有傳感器和數(shù)模轉換器組成。傳感器可以采用不同的探測單元。如聲音傳感器可以探測槍炮聲，振動傳感器可以通過地面震動探測裝甲車輛的行蹤。電磁傳感器可以發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)場上的電磁輻射源。紅外傳感器主要探測熱敏目標。這些傳感器生成的模擬信號，經(jīng)過模數(shù)轉換器轉換成數(shù)字信號傳輸?shù)教幚砥鲉卧?、無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點結構

通信單元負責將節(jié)點與現(xiàn)場網(wǎng)絡連接起來，除此之外，一些節(jié)點還安裝了特殊裝置，如機動節(jié)點安裝的運動裝置，電子對抗節(jié)點安裝了電磁波發(fā)射裝置等。2、無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點結構2、無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點結構

傳感器節(jié)點通常是一個微型的嵌入式系統(tǒng)，是無線傳感器網(wǎng)絡的基礎層支撐平臺。它的處理能力、存儲能力和通信能力相對較弱，通常用電池供電。

傳感器網(wǎng)絡節(jié)點工作環(huán)境通常比較惡劣，而且數(shù)量大，更換困難，所以低功耗是無線傳感器網(wǎng)絡重要的設計準則之一，從無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的硬件設計到整個網(wǎng)絡各層的協(xié)議設計都把節(jié)能作為設計目標，以最大限度地延長無線傳感器網(wǎng)絡的壽命。

匯聚節(jié)點的處理能力、存儲能力和通信能力相對較強，它連接傳感器網(wǎng)絡與Internet等外部網(wǎng)絡，實現(xiàn)兩種協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉換，同時發(fā)布管理節(jié)點的監(jiān)測任務，把收集的數(shù)據(jù)轉發(fā)到外部網(wǎng)絡。

模塊化設計是提高節(jié)點通用性、擴展性和靈活性的有效途徑。集成化以滿足節(jié)點集數(shù)據(jù)采集、處理和轉發(fā)等功能于一身的需求。微型化可以滿足大規(guī)模布撒、提高隱蔽性的應用需求。2、無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點結構

網(wǎng)關節(jié)點負責向遠程控制站發(fā)送信息。當目標進入監(jiān)測范圍，首先發(fā)現(xiàn)目標的傳感器節(jié)點通過網(wǎng)關向遠程控制站發(fā)送目標在T1時間的三維坐標信息。當目標進一步深入時，其他節(jié)點先后發(fā)送目標在T2、T3時間的三維坐標信息。

遠程控制站可以綜合分析這些信息，為精確控制提供基礎。2、無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點結構3、無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議結構

無線傳感器網(wǎng)絡體系結構由三部分組成:分層的網(wǎng)絡通信協(xié)議模塊、網(wǎng)絡管理模塊和應用支撐模塊。3、無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議結構-網(wǎng)絡通信協(xié)議1）物理層負責感知數(shù)據(jù)的收集，并對收集的數(shù)據(jù)進行采樣、信號的發(fā)送和接收、信號的調制解調等任務。2）數(shù)據(jù)鏈路層負責媒體接入控制和建立網(wǎng)絡節(jié)點之間可靠通信鏈路，為鄰居節(jié)點提供可靠的通信通道。3)網(wǎng)絡層的主要功能包括分組路由、網(wǎng)絡互聯(lián)、擁塞控制等。4)傳輸層負責數(shù)據(jù)流的傳輸控制，是保證通信服務質量的重要部分。5)應用層包括一系列基于監(jiān)測任務的應用層軟件。8.1.2無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議結構

使傳感器節(jié)點能夠以高效的方式協(xié)同工作，在節(jié)點移動的傳感器網(wǎng)絡中轉發(fā)數(shù)據(jù)，并支持多任務和資源共享。3、無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議結構-網(wǎng)絡管理平臺能量管理負責控制節(jié)點對能量的使用，為延長網(wǎng)絡存活時間有效的利用能源。拓撲管理負責保持網(wǎng)絡的連通和數(shù)據(jù)有效傳輸。網(wǎng)絡管理負責網(wǎng)絡維護、診斷，并向用戶提供網(wǎng)絡管理服務接口，通常包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析和故障處理等功能。服務質量為應用程序提供足夠的資源使它們按用戶可以接受的性能指標工作。包括一系列給予檢測任務的應用層軟件，通過應用服務接口和網(wǎng)絡管理接口來為終端用戶提供具體的應用支持。

時間同步為傳感器節(jié)點提供全局同步的時鐘支持。

節(jié)點定位確定每個傳感器節(jié)點的相對位置或絕對的地理坐標。應用服務接口。無線傳感器網(wǎng)絡的應用是多種多樣的，針對不同的應用環(huán)境，有各種應用層的協(xié)議,如任務安排和數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議、節(jié)點查詢和數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議等。

網(wǎng)絡管理接口。主要是傳感器管理協(xié)議，用來將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉脤?/p>