傳感器與檢測技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議結(jié)構(gòu)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WSN

(wireless

sensor

network)是由隨機分布在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)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(gòu)成的自主探測系統(tǒng)。1、無線傳感器網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡綜合了無線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)與分布式信息處理技術(shù)，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(jié)構(gòu)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(gòu)成了傳感器網(wǎng)絡的三個要素。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)移動通信網(wǎng)絡管理節(jié)點終端用戶匯聚節(jié)點監(jiān)測區(qū)域D傳感器節(jié)點1、無線傳感器網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)1、無線傳感器網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)NA路由協(xié)議MAC協(xié)議數(shù)據(jù)管理無線網(wǎng)關(guān)匯聚節(jié)點衛(wèi)星因特網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)管理安全技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)遠程用戶監(jiān)測軟件時間同步傳感器節(jié)點監(jiān)

測

區(qū)

域定位無論節(jié)點體積的大小，其結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換器組成。無線通信模塊!收發(fā)器MAC協(xié)

議網(wǎng)

絡2、無線傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)處理模塊!存儲器

微處理器?傳感器模塊

傳感器

信號調(diào)理

A/D

轉(zhuǎn)

換電池及電源管理模塊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(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳輸?shù)教幚砥鲉?/p>

元。2、無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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。2、無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)網(wǎng)關(guān)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(guān)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(jié)構(gòu)分布式網(wǎng)絡

管理接口應用層能量傳輸控制管理管理光波3、無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)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。應用層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層

物理層分布式網(wǎng)絡服務接口時間同步

節(jié)點定位傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層接入生成無線電紅外線移

動

管

理

平

臺

能

量

管

理

平

臺信道

拓撲任務管理平臺QoS

路由網(wǎng)絡管理安全機制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(diào)制解調(diào)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(zhì)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。3、無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議結(jié)構(gòu)-網(wǎng)絡通信協(xié)議使傳感器節(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(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，并支持多任務和資源共享。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(zhì)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。3、無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議結(jié)構(gòu)-網(wǎng)絡管理平臺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