《通信技術(shù)專業(yè) 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵性技術(shù)無線傳感技術(shù)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《通信技術(shù)專業(yè) 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵性技術(shù)無線傳感技術(shù)（19頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)無線傳感網(wǎng)技術(shù)的研究 摘 要 現(xiàn)階段，在人們的日常生活當(dāng)中，互聯(lián)網(wǎng)已變?yōu)榉浅Ｖ匾囊粋€構(gòu)成部分，進(jìn)一步發(fā)展得到的物聯(lián)網(wǎng)也在一定程度上影響著人們的實(shí)際生活。在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，無線傳感器有著極其廣泛的運(yùn)用。在本文中，簡單分析了物聯(lián)網(wǎng)以及無線傳感器的基本內(nèi)涵，描述了面向物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感器當(dāng)中的一些關(guān)鍵性的技術(shù)應(yīng)用，并提出目前在無線傳感網(wǎng)技術(shù)方面的研究重點(diǎn)，并分析指出無線傳感網(wǎng)技術(shù)所面臨的瓶頸。 關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；無線傳感器；應(yīng)用  Research on Wireless Sensor Network Technology of Internet of things

2、 Abstract At present, in People's Daily life, the Internet has become a very important part, further development of the Internet of things is to a certain extent, affects people's real life. In the actual network, wireless sensor has extremely wide application. In this paper, a simple analysis of t

3、he basic connotation of the Internet of things and wireless sensor, describes the Internet of things oriented some pivotal technology of wireless sensor application, and puts forward the research emphases in the wireless sensor network technology, and analysis shows that the bottlenecks faced by wir

4、eless sensor network technology. Keywords：Internet of things ;wireless sensor ;application  目 錄 摘 要 1 Abstract 2 一、 理論概述 5 1.1 物聯(lián)網(wǎng) 5 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 6 1.3 物聯(lián)網(wǎng)多參量協(xié)同感知應(yīng)用 7 1.4 物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多傳感器數(shù)據(jù)融合 8 二、 無線傳感網(wǎng)的技術(shù)分類及在物聯(lián)網(wǎng)中的意義 10 2.1 無線傳感網(wǎng)的分類 10 2.2 無線傳感網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 10 2.3 無線傳感網(wǎng)在物聯(lián)網(wǎng)中的意義 12 三、 無線傳感網(wǎng)實(shí)

5、例——RFID技術(shù) 13 3.1 RFID技術(shù)概述 13 3.2 RFID技術(shù)現(xiàn)狀 13 3.3 產(chǎn)品應(yīng)用——RFID技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域 14 四、 目前研究重點(diǎn)及研究現(xiàn)狀 15 4.1 數(shù)據(jù)處理問題的解決 15 4.2 節(jié)能問題的實(shí)現(xiàn) 15 4.3 網(wǎng)絡(luò)安全問題 16 4.4 網(wǎng)絡(luò)支撐層的研究 17 五、 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的應(yīng)用 19 5.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用 19 5.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用 20 5.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用 20 5.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療護(hù)理領(lǐng)域中的應(yīng)用 20 5.5 無線傳感器網(wǎng)

6、絡(luò)在智能家居領(lǐng)域中的應(yīng)用 21 小結(jié) 22 參考文獻(xiàn) 23  隨著社會的快速發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)已變?yōu)樯钪蟹浅ｊP(guān)鍵的部分，為人們的日常生活以及工作有效提供了便利。時代的不斷發(fā)展，快速推動了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)屬于物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中的一個運(yùn)用技術(shù)，有著非常巨大的作用，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用會為我國經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造非常大的效益。 1、 理論概述 1.1物聯(lián)網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng)（IOT）也就是物物聯(lián)系。當(dāng)前相對較為認(rèn)可的概念是：其利用射頻辨別（RFID）、定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)施和互聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)在一起，開展信息交換與通信，進(jìn)而完成智能化辨別、定位、追蹤、監(jiān)管。此外，此網(wǎng)還能被詮釋成利用

7、“泛在網(wǎng)絡(luò)”完成“泛在服務(wù)”，根據(jù)個人與組織的現(xiàn)實(shí)需要，使用領(lǐng)先的智能科技，完成人和人、人和物、物和物彼此間需要的數(shù)據(jù)籌集、傳播、存儲、加工處置、決策使用等整體服務(wù)，是目前使用相對普遍的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用形式。其最主要的特點(diǎn)是物物聯(lián)系，信息能被自動化處置，不需要人為負(fù)責(zé)，因此工作效率更高，減少了人為因素造成的不平穩(wěn)性。因此，物聯(lián)網(wǎng)在當(dāng)前眾多領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展空間較大，應(yīng)用行業(yè)類型眾多，具備較高的現(xiàn)實(shí)價值，此外物聯(lián)網(wǎng)將和互聯(lián)網(wǎng)高效的匯總之后，促進(jìn)當(dāng)前社會和物理體系的結(jié)合。物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。 應(yīng)用層 智能交通 金融與服務(wù)業(yè) 智能家居 國防軍事 工業(yè)與自動化控制 精細(xì)農(nóng)牧業(yè) 醫(yī)療健康 智能

8、電網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)層 云計算平臺 物聯(lián)網(wǎng)管理中心 物聯(lián)網(wǎng)信息中心 行業(yè)專家系統(tǒng) 感知層 傳感器網(wǎng)絡(luò) 傳感器網(wǎng)關(guān) 傳感器設(shè)備 RFID設(shè)備 M2M終端 RFID讀寫器 2G網(wǎng)絡(luò) 3G網(wǎng)絡(luò) 4G網(wǎng)絡(luò) 圖一 物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖 1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 1概念 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）主要包含在監(jiān)測地區(qū)內(nèi)的眾多價格較低的微型傳感器節(jié)點(diǎn)，當(dāng)前使用無線通信形式產(chǎn)生的多跳自組織網(wǎng)絡(luò)體系，可以利用集成化的微型傳感器，配合完成全面監(jiān)管、感知、籌集與處置網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)內(nèi)眾多感知主體的詳細(xì)情況，且對信息內(nèi)容進(jìn)

9、行處置，之后利用無線通信模式傳送，且以自組多跳網(wǎng)絡(luò)形式傳播給使用者，進(jìn)而完成數(shù)據(jù)籌集、目標(biāo)追蹤和報警監(jiān)控等眾多目標(biāo)。當(dāng)前，傳感器信息獲得科技開始向集成化、微型化以及網(wǎng)絡(luò)化趨勢進(jìn)發(fā)，其科技化水平的提高會促進(jìn)信息革命的出現(xiàn)。無線傳感器絡(luò)技術(shù)主要包含傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)和無線通信技術(shù)等眾多前沿發(fā)展術(shù)，此技術(shù)具有的感知水平、計算水平、通信水平，可以提高WSN應(yīng)用空間以及價值，也是物聯(lián)網(wǎng)目前深入分析的重點(diǎn)。 2發(fā)展歷程 圖二 傳感器的發(fā)展歷程 第一代傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計于二十世紀(jì)中后期，采用具備單純信息信號獲取功能的老舊傳感器，使用點(diǎn)對點(diǎn)傳送、連接傳感控制器組成綜合體

10、系；第二代設(shè)備，具備獲取眾多信息內(nèi)容的整體功能，使用串，并接口（R8-232、RS-485RRS）和傳感控制器聯(lián)系起來，組成具備眾多信息內(nèi)容的傳感器網(wǎng)絡(luò)；第三代設(shè)計于二十世紀(jì)后期，使用具備智能獲取眾多信息內(nèi)容的傳感器，使用現(xiàn)場總線連接傳感設(shè)備，組建完善的局域網(wǎng)絡(luò)，變成智能化傳感器網(wǎng)絡(luò)；第四代目前依舊在進(jìn)行分析研究，并未全部設(shè)計完成，也沒有得到成品，使用充足具備多功能多信息信號獲取功能的傳感器，使用自組織無線接入網(wǎng)絡(luò)，和控制器聯(lián)系，組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。本文所敘述的就是此網(wǎng)絡(luò)。 1.3物聯(lián)網(wǎng)多參量協(xié)同感知應(yīng)用 以物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中配網(wǎng)線路監(jiān)測為例，物聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用系統(tǒng)逐漸把十幾種傳感器全部使用到配網(wǎng)運(yùn)

11、作體系內(nèi)，完成配網(wǎng)設(shè)施溫度、環(huán)境運(yùn)作溫濕度、環(huán)網(wǎng)柜水浸、門開關(guān)、桿塔傾斜、線路故障電流、電纜屏蔽層電流、變壓器中心點(diǎn)電流、變壓器噪聲等眾多參量的狀態(tài)、故障和防盜實(shí)時監(jiān)管。監(jiān)管的配網(wǎng)設(shè)施涉及類型眾多，主要涵蓋配網(wǎng)線路、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜等多個部分。因為電力系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)眾多無法直接明確的潛伏性問題，尤其是在相對復(fù)雜的配電體系，因為其運(yùn)作線路眾多，因此故障類型眾多，導(dǎo)致工作人員在故障定位的時候遇到眾多問題。因此當(dāng)前簡單監(jiān)測量無法直接判定出確切位置，乃至?xí)l(fā)生“虛警”問題，導(dǎo)致工作人員遇到帶來眾多問題和阻礙。所以此時要使用以上多傳感器融合模式，整體研究多種現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)，利用主站數(shù)據(jù)控制中心對不

12、同傳感器設(shè)備傳送的信息進(jìn)行統(tǒng)計處理，依照對照的處理計算公式，得出相對精準(zhǔn)的結(jié)果。特意選取了物聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用項目中幾個多傳感器參量協(xié)同監(jiān)的應(yīng)用示例：對配電變壓器運(yùn)行協(xié)同監(jiān)測：通過在配電變壓器上安裝配變綜測骨干節(jié)點(diǎn)、無線溫度傳感器、無線噪聲傳感器實(shí)現(xiàn)變壓器的多參量協(xié)同監(jiān)測，可以監(jiān)測變壓器低壓側(cè)電流、電壓、變壓器運(yùn)行溫度、運(yùn)行噪聲以及變壓器所在桿塔的傾斜度等，當(dāng)變壓器出現(xiàn)故障時先進(jìn)行電流的分析，如果電流比較大，那變壓器的溫度一定高，噪聲也會變大，如果電流不變，再進(jìn)行溫度的分析，溫度升高，可能是電纜接觸不良等原因造成，噪聲也會變大。 1.4物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多傳感器數(shù)據(jù)融合 1數(shù)據(jù)融合理論 目前

13、，比較常用的多傳感器融合方法有：卡爾曼濾波，貝葉斯估計，D-S推理，聚類分析法，而近年來隨著神經(jīng)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，其最新研究也逐步運(yùn)用在多傳感器信息融合上。多傳感器融合技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，主要應(yīng)用在軍事和民用兩個領(lǐng)域，軍事應(yīng)用是多傳感器信息融合技術(shù)誕生的源泉，具體應(yīng)用包括海洋監(jiān)視系統(tǒng)，空對空或地對空防御系統(tǒng)，戰(zhàn)場情報、防御、目標(biāo)獲取，戰(zhàn)略預(yù)警和防御系統(tǒng)。而民用領(lǐng)域主要是用于機(jī)器人、智能制造、智能交通、無損檢測、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療診斷、遙感等。 2物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合體系架構(gòu)及方法 傳感器信息融合系統(tǒng)當(dāng)前通常被劃分成下面的類型：分布式，集中式和混合式。每種體系的區(qū)別僅在于對數(shù)據(jù)的處理的位置。分布式的

14、結(jié)構(gòu)主要是對已經(jīng)進(jìn)行預(yù)處理的數(shù)據(jù)在信息融合中心進(jìn)行智能組合，從而得到最終的結(jié)果，集中式則與其相反，數(shù)據(jù)的處理都是單獨(dú)進(jìn)行上傳，全部集中在數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行融合，對處理器要求較高。混合式多傳感器信息融合體系結(jié)構(gòu)內(nèi)，少數(shù)傳感器使用集中式融合科技，剩下的則使用分布式。這樣的數(shù)據(jù)處理體系具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，兼顧了兩種融合體系的優(yōu)點(diǎn)，但是也相對比較復(fù)雜。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合采用了混合式的數(shù)據(jù)融合方式，同時對于數(shù)據(jù)的傳輸模型提出了電子表單TEDS的概念，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中通過電子表單，對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一封裝和解析，目前物聯(lián)網(wǎng)中的TEDS機(jī)構(gòu)采用下圖中的方式。 圖三 無線通信協(xié)議相關(guān)的TEDS  2、

15、 無線傳感網(wǎng)的技術(shù)分類及在物聯(lián)網(wǎng)中的意義 2.1無線傳感網(wǎng)的分類 1無線傳感器 無線傳感器，采用低功耗傳感器配置壓力、氣體、溫度、溫濕度等傳感元件，達(dá)到壓力，氣體，溫度，溫濕度等參數(shù)采集和無線傳輸，進(jìn)行無線監(jiān)控的智能傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，主要監(jiān)測管道、容器的壓力，氣體，溫度，溫濕度等參數(shù)，通過無線方式上傳，可用電池、太陽能，以及外供電等供電方式。 2無線測控裝置 無線測控裝置是匯聚數(shù)據(jù)籌集、管控和無線通信作用的終端測控產(chǎn)品，用于采集分布式就地安裝的傳感器數(shù)據(jù)（比如壓力、流量、位移、振動、位置、溫度、濕度、雨量、風(fēng)速、風(fēng)向、聲音、狀態(tài)、氣體含量、電磁、噪聲、光強(qiáng)度、運(yùn)動或污染物等參數(shù)），開關(guān)

16、狀態(tài)數(shù)據(jù)。 3無線環(huán)境監(jiān)測裝置 智能環(huán)境監(jiān)測裝置，可同時配置5支不同的傳感器，處理、保存讀取的傳感器數(shù)據(jù)，并通過無線方式將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)關(guān)或數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。 4智能網(wǎng)關(guān) 智能網(wǎng)關(guān)是傳感網(wǎng)絡(luò)的重點(diǎn)，開啟、負(fù)責(zé)此網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)通信，完成通訊監(jiān)管、信息籌集、協(xié)議轉(zhuǎn)變、數(shù)據(jù)處置轉(zhuǎn)發(fā)等等目標(biāo)，創(chuàng)建平穩(wěn)、高效、科學(xué)的智能傳感網(wǎng)絡(luò)。 2.2無線傳感網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是目前信息行業(yè)全新的分析主體，與眾多學(xué)科相融合的分析內(nèi)容，因此還有大量的重要技術(shù)需要我們深入尋找與分析。 1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂? 對無線的自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)來說，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂凭邆洫?dú)特的現(xiàn)實(shí)價值。利用此控制自主產(chǎn)生完善網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

17、，可以提升路由與MAC協(xié)議的工作效率，為后續(xù)的信息結(jié)合、時間同步與目標(biāo)定位等大部分功能準(zhǔn)備基礎(chǔ)，便于節(jié)約節(jié)點(diǎn)的能量來增加使用時間。因此，拓?fù)淇刂剖钱?dāng)前此領(lǐng)域分析的關(guān)鍵部分。 2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 因為傳感器節(jié)點(diǎn)的計算水平、存儲水平、通信能量和具有的能量并不多，不同節(jié)點(diǎn)只可以得到部分網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)，上述運(yùn)作的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必須簡單。此外，傳感器拓?fù)鋬?nèi)部改變，網(wǎng)絡(luò)資源也出現(xiàn)明顯的改變，上述均對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議指出更為嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。此類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議促使不同單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生多跳的數(shù)據(jù)傳輸體系，當(dāng)前分析關(guān)鍵點(diǎn)則是網(wǎng)絡(luò)層與數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。前者確定監(jiān)管信息的傳送路徑；后者的介質(zhì)訪問控制主要是創(chuàng)建底部的主要結(jié)構(gòu)、內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的通信環(huán)節(jié)與工作

18、方式。 3網(wǎng)絡(luò)安全 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出重要的任務(wù)型特點(diǎn)，不只要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，此外也需要負(fù)責(zé)信息籌集與結(jié)合、工作協(xié)同管控等。怎樣確保工作執(zhí)行的私密性、信息形成的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)結(jié)合的效率性和傳送的全面性，就變成此網(wǎng)絡(luò)安全問題需要格外思考的重點(diǎn)。 4時間同步 時間同步是需要協(xié)同運(yùn)作的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要部分。比如計算移動車輛速度要統(tǒng)計各個傳感器檢測事件時間誤差，利用波束陣列明確聲源方位節(jié)點(diǎn)間時間同步。NTP協(xié)議是Internet上普遍采用的網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議，然而目前僅僅使用在比較平穩(wěn)、鏈路較少失敗的有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)；GPS系統(tǒng)可以以納秒級精度和全球標(biāo)準(zhǔn)時間維持相同，然而需要增設(shè)相應(yīng)的高費(fèi)用接收機(jī)，

19、此外在室內(nèi)、森林或水下等具有遮蔽的環(huán)境內(nèi)不能使用此系統(tǒng)。所以，其都不能使用在傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。 5定位技術(shù) 位置信息是傳感器節(jié)點(diǎn)籌集信息中不容忽視的關(guān)鍵部分，缺少位置數(shù)據(jù)的監(jiān)測內(nèi)容一般不具備價值。明確事件出現(xiàn)的方位或籌集信息的節(jié)點(diǎn)方位是此類網(wǎng)絡(luò)最主要的作用。為了得到精準(zhǔn)的位置數(shù)據(jù)，隨機(jī)增設(shè)的傳感器節(jié)點(diǎn)需要在分布之后明確本身位置。因為內(nèi)部節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)資源不足、隨機(jī)設(shè)置、通信容易遭受環(huán)境影響乃至節(jié)點(diǎn)功能無法發(fā)揮等不足，定位體制需要達(dá)到自組織性、能量高效、分布式統(tǒng)計等標(biāo)準(zhǔn)。 6數(shù)據(jù)融合 傳感器網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)能量限制。縮減傳送的數(shù)據(jù)量可以高效的節(jié)約能量，所以在從不同傳感器節(jié)點(diǎn)籌集信息的時候，可通過節(jié)點(diǎn)的本地

20、計算與存儲水平解決數(shù)據(jù)的結(jié)合，刪除多余數(shù)據(jù)，進(jìn)而完成節(jié)約能量的目標(biāo)。因為此類節(jié)點(diǎn)容易失效，傳感器網(wǎng)絡(luò)也要使用數(shù)據(jù)融合技術(shù)對眾多信息進(jìn)行匯總和處理，提升數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度。 2.3無線傳感網(wǎng)在物聯(lián)網(wǎng)中的意義 物聯(lián)網(wǎng)涵蓋感知層、網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層三部分，葉云指出，當(dāng)前我國缺少感知層的產(chǎn)品與科技，是數(shù)據(jù)抓取與匯總。在此部分，因為傳感器科技的成熟度與費(fèi)用情況，限制了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)的普遍使用。余建美提出，多個部分原因會影響決定物聯(lián)網(wǎng)的普及情況，第一是無線傳感器的持續(xù)低損耗化，第二是發(fā)展無線供電或采電科技，第三是能源超微型化，第四是設(shè)備微型化。去除上述多種因素之外，設(shè)施集成制造技術(shù)、信號檢測的高科技發(fā)展，

21、還是此部分重點(diǎn)研究的關(guān)鍵內(nèi)容。所以，當(dāng)前此類技術(shù)重點(diǎn)分析任務(wù)是上述多個部分因素，假如科學(xué)深入研究上述眾多部分，就可以促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展，應(yīng)用范圍也會隨之?dāng)U大，發(fā)展規(guī)模得到擴(kuò)張，物聯(lián)網(wǎng)就能全面完成物物聯(lián)系，變成會“表示”、會“分析”、會“操作”的交流網(wǎng)絡(luò)。  3、 無線傳感網(wǎng)實(shí)例——RFID技術(shù) 3.1 RFID技術(shù)概述 RFID技術(shù)又稱射頻識別或射頻識別傳感器，是“讀取”各種標(biāo)簽內(nèi)增加密碼的電存儲信息，之后把其返回到傳感器的重要無線傳感網(wǎng)科技。數(shù)據(jù)利用電磁場通過無線模式傳送到傳感器，不需要傳感器和標(biāo)簽兩者間的直接觸碰。就可以在大概幾米的長度傳送信息的近程標(biāo)簽，可利用磁場讀取或通

22、電，然而很多時候利用射頻辨別傳感器發(fā)出的相關(guān)輻射完成通電，此外就是使用電池供電。后者需要在幾百米的距離讀取，比如條形碼等電子讀取科技的突出優(yōu)勢是標(biāo)簽不需要傳感器對準(zhǔn)。在此部分標(biāo)簽中增加多種對象，就可以使用傳感器在遠(yuǎn)處進(jìn)行追蹤。 3.2 RFID技術(shù)現(xiàn)狀 射頻識別技術(shù)使用閱讀器或“詢問機(jī)”發(fā)送編碼無線電信號，以“詢問”某個特別設(shè)計的電活性標(biāo)簽或商標(biāo)。如上所述，其包含有電子方式存儲的數(shù)據(jù)。隨后該詢問機(jī)“閱讀”或接收從標(biāo)簽反射回來的響應(yīng)信息。該標(biāo)簽響應(yīng)詢問而發(fā)送的信息模式千差萬別；有的只產(chǎn)生一個序列號，有的可以提供相當(dāng)多的信息，如標(biāo)記物品的生產(chǎn)日期、產(chǎn)品特質(zhì)數(shù)據(jù)、及批號或庫存編號。 電池供電的

23、標(biāo)簽一般都是“主動式”，根據(jù)預(yù)設(shè)目錄發(fā)射其唯一標(biāo)識。被動式標(biāo)簽僅由來自于射頻識別閱讀器的信號激活；而電池輔助被動式（BAP）標(biāo)簽在詢問機(jī)靠近時被激活。 閱讀器可以是“被動式”（被動式閱讀器主動標(biāo)簽裝置，Passive Reader Active Tag device，PRAT）或“主動式”（主動式閱讀器被動標(biāo)簽，ARAT）。顧名思義，PRAT 閱讀器不詢問標(biāo)簽而是由電池供電的主動標(biāo)簽主動向其發(fā)送信號。ARAT 閱讀器發(fā)送主動信號詢問被動標(biāo)簽。 頻率范圍在 120-150 kHz 的低速短程射頻識別裝置通常用于收集工廠信息或識別動物，而在頻譜另一端，范圍可達(dá) 200m 的高速數(shù)據(jù)微波射頻識

24、別裝置的頻率范圍是 3.1-10 GHz。高低頻帶寬的標(biāo)簽必須靠近閱讀器才能被詢問，（因此被稱為“近場”設(shè)備）主要因為其是遠(yuǎn)處波長極小的一部分。超高頻標(biāo)簽使用不同的閱讀和發(fā)送程序，并且各種主動式可被配置為包含明顯不同的各種接收器和發(fā)射器。其未必總須在頻率與射頻識別閱讀器信號相符時作出反應(yīng)。 閱讀器可從多個標(biāo)簽（例如，儲存于某一倉庫某一板條箱中的類似產(chǎn)品或組件）中激發(fā)響應(yīng)。閱讀器可被配置為“切割”此多個信號，以精確查找某個特定標(biāo)簽。 目前，人們正著力使射頻識別裝置小型化：布里斯托大學(xué)的生物學(xué)家們在 2009 年成功地將極小的微型答詢機(jī)膠黏至活螞蟻以跟蹤其活體行為。現(xiàn)在生產(chǎn)的芯片尺寸至多是

25、一粒塵埃大小，記錄上最小的芯片由日立公司開發(fā)，尺寸僅為 0.05mm×0.05mm。 3.3 產(chǎn)品應(yīng)用——RFID技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域 射頻識別裝置于當(dāng)今無所不在，其可以存儲卡的形式插入智能手機(jī)，以電子形式綁定用戶銀行賬戶并用于支付。目前射頻識別技術(shù)與便攜式筆記本電腦結(jié)合，廣泛用于資產(chǎn)管理，建立無紙化替代方式，消除既費(fèi)時又費(fèi)力的人工輸入數(shù)據(jù)程序。射頻識別裝置可附屬于車輛，使其以遠(yuǎn)程識別從而自動通過門禁區(qū)域，這樣司機(jī)就無需停車向保安人員出示紙質(zhì)身份證件。但射頻識別裝置大量應(yīng)用的領(lǐng)域仍然是運(yùn)輸和物流，在這個領(lǐng)域它們顛覆并簡化了錯綜復(fù)雜的堆場管理、交叉配送，使多種貨運(yùn)產(chǎn)品及配送地點(diǎn)的定位更為精

26、準(zhǔn)。  4、 目前研究重點(diǎn)及研究現(xiàn)狀 在物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的上述部分中，當(dāng)前發(fā)展一般匯聚在下面多個部分，在協(xié)議通信層一般分析主體是數(shù)據(jù)鏈路層MAC協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議等部分；在網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)層，重點(diǎn)分析內(nèi)容是籌集信息的管理、節(jié)能問題的處理和確保通信安全和穩(wěn)定；在網(wǎng)絡(luò)支撐技術(shù)層，重點(diǎn)分析內(nèi)容是處理節(jié)點(diǎn)定位難題、確保時間同步和用戶應(yīng)用接口的順利進(jìn)行，此時，協(xié)議的分析和節(jié)能的完成彼此聯(lián)系，互相支持。 4.1 數(shù)據(jù)處理問題的解決 基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的所有應(yīng)用系統(tǒng)都需要依靠感知數(shù)據(jù)的監(jiān)管與處理科技。毋庸置疑的是，感知網(wǎng)數(shù)據(jù)管理與處置技術(shù)是明確感知網(wǎng)可用性與實(shí)用性的重要技術(shù)。站在觀察者的角度上

27、進(jìn)行分析，傳感器網(wǎng)絡(luò)的重點(diǎn)是感知信息，而并非是相關(guān)硬件。觀察者更加關(guān)注其中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)，而并非傳感器自身。觀察者不會指出上述查詢：“從A節(jié)點(diǎn)到B節(jié)點(diǎn)的連接怎樣完成？”，其一般會指出下面的查詢：“網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)內(nèi)什么部分存在毒氣？”。在此類網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)不用地址等相關(guān)標(biāo)識。觀察者也不會指出：“地址是27的傳感器溫度情況？”，通常其會提出的查詢?yōu)?，“某地理方位的溫度情況？”。 根據(jù)上述分析，傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為核心的網(wǎng)絡(luò)。非常明顯的是，感知數(shù)據(jù)管理與處理科技的分析是目前確保傳感器網(wǎng)絡(luò)順利使用的重要部分。但是到現(xiàn)在為止，與之相關(guān)的分析內(nèi)容較少，此外存在眾多問題需要我們處理。此部分的深入分析是數(shù)據(jù)庫

28、界遇到的全新工作與全新風(fēng)險，為此類數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的發(fā)展尋找正確方向。 4.2 節(jié)能問題的實(shí)現(xiàn) 能量是節(jié)點(diǎn)運(yùn)作的前提，節(jié)能始終是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要部分。協(xié)議的創(chuàng)建要深入研究此部分，從上述MAC協(xié)議的分析與路由協(xié)議的完成就能看出；網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)處理要充分分析節(jié)能，缺少能量，數(shù)據(jù)就不能得到處理；節(jié)點(diǎn)定位、時間同步都要思考此問題，假如可以盡早處理問題，就可以促進(jìn)眾多環(huán)節(jié)的盡早完成。顯而易見的是，單純節(jié)能形式眾多，例如讓節(jié)點(diǎn)按時“休眠”等。然而，大多數(shù)節(jié)能基本上隱含在實(shí)際執(zhí)行環(huán)節(jié)中，比如使用某種具有能量管控的有效路由模式，利用調(diào)節(jié)不同節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的具體范圍最終管控?fù)p耗的能量，節(jié)約資源，增加網(wǎng)絡(luò)使用時間

29、。 4.3 網(wǎng)絡(luò)安全問題 傳感器網(wǎng)絡(luò)大部分被使用在軍事、商業(yè)行業(yè)，安全性是此部分最關(guān)鍵的分析內(nèi)容。因為此網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)隨意設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭討B(tài)性和信道不平穩(wěn)性，導(dǎo)致之前的安全機(jī)制不能使用。所以需要尋找全新的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制?？蓪W(xué)習(xí)擴(kuò)頻通信、接入認(rèn)證/鑒權(quán)、數(shù)據(jù)水印以及加密等相關(guān)科技。當(dāng)前，確保網(wǎng)絡(luò)安全性的方式較多。此處最重要的是通過獨(dú)特的無線傳感器終端。比如使用PTD當(dāng)做此部分的終端，因為售價較高和具備獨(dú)有的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)等原因，無法為所有節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)增設(shè)認(rèn)證服務(wù)器來準(zhǔn)備傳感器需要的業(yè)務(wù)，但是在PTD與服務(wù)器彼此間創(chuàng)建認(rèn)證與加密系統(tǒng)，需要在注冊之后PTD終端才可以得到服務(wù)，沒有注冊的就無法進(jìn)行，進(jìn)而確保

30、系統(tǒng)穩(wěn)定。一般來說，上述系統(tǒng)使用在家庭中。首先使用安全罩。比如使用被叫做SCANv2安全內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)尋址的產(chǎn)品，進(jìn)而確保此類傳感器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)作。SCANv2本質(zhì)上就是蓋在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)層上的虛假結(jié)構(gòu)，利用Hash函數(shù)，將真實(shí)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)投射到上述罩內(nèi)，某地區(qū)或某功能的節(jié)點(diǎn)在罩空間的某相同特定方位。用戶在從其中得到服務(wù)時，要利用對應(yīng)的安全認(rèn)證步入罩空間，之后利用加密解密環(huán)節(jié)從上述映射空間步入真實(shí)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)得到想要的服務(wù)。 4.4 網(wǎng)絡(luò)支撐層的研究 1節(jié)點(diǎn)定位問題 和普通的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，WSN在電腦軟硬件所構(gòu)成計算世界和真實(shí)物理世界間創(chuàng)建相對緊密的關(guān)系，比如融合位置信息，傳感器獲得到的信息才具備現(xiàn)

31、實(shí)價值。大部分WSN分析成果全部表示出節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)的真實(shí)性，比如在網(wǎng)絡(luò)層，由于WSN節(jié)點(diǎn)沒有全局標(biāo)識，因此確定基于節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)的具體算法；在應(yīng)用層，依照節(jié)點(diǎn)方位，WSN系統(tǒng)能夠機(jī)智的挑選部分固定的節(jié)點(diǎn)來達(dá)成目標(biāo)，進(jìn)而在一定程度上減少綜合系統(tǒng)損耗，提升系統(tǒng)使用時限。大部分對目標(biāo)追蹤問題的分析也是把節(jié)點(diǎn)位置已知當(dāng)做重要的基礎(chǔ)要素。節(jié)點(diǎn)定位是WSN系統(tǒng)布局結(jié)束之后遇到的現(xiàn)實(shí)問題，其能夠被表達(dá)成：依賴較少的位置已知節(jié)點(diǎn)，明確領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)節(jié)點(diǎn)的方位，進(jìn)而在節(jié)點(diǎn)之間創(chuàng)建相應(yīng)的空間關(guān)系。目前對節(jié)點(diǎn)定位問題的分析通常都將下述部分當(dāng)做基礎(chǔ)：①有相應(yīng)比值的節(jié)點(diǎn)位置已知或具備GPS定位作用，上述節(jié)點(diǎn)方位就是重要的參考

32、點(diǎn)；②節(jié)點(diǎn)也許具備測量和周圍節(jié)點(diǎn)距離的水平；③節(jié)點(diǎn)缺少自主移動水平。全球定位系統(tǒng)逐漸在大部分地區(qū)得到普遍使用，然而因為價格過高或者獨(dú)特環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)等條件，無法為所有節(jié)點(diǎn)分配GPS接收設(shè)備。 2時間同步問題 之前的分布式系統(tǒng)時間同步算法通常使用集中發(fā)布模式，也就是內(nèi)部時間服務(wù)器利用單播或廣播模式周期性地為顧客節(jié)點(diǎn)發(fā)布時間，如：NTP。Elson等專家深入探究WSN工作方式，指出傳感器節(jié)點(diǎn)在大多數(shù)時候位于自主工作情況，只有在被監(jiān)測事件出現(xiàn)之后才要進(jìn)行協(xié)同通信。根據(jù)以上工作形式，Elson指出“事后同步”方式，也就是在被監(jiān)測事件出現(xiàn)以前，不需要對節(jié)點(diǎn)同步。只需要在被監(jiān)測問題出現(xiàn)之后，參加協(xié)同工作的節(jié)

33、點(diǎn)之間逐漸同步，全面推測出事件出現(xiàn)時間。仿真方式具備良好的節(jié)能特點(diǎn)，然而實(shí)時性不好。為了精準(zhǔn)記載物理層數(shù)據(jù)包到達(dá)時間點(diǎn)，本文單獨(dú)增設(shè)“同步加速器”，去除因為對同步報文的本地處理所造成的不明確性，提升最終同步的精準(zhǔn)度。匯總WSN目前的時間同步方式在精度、有效時間與范圍、能量損耗等部分的優(yōu)勢，Elson指出基于WSN時間同步方式設(shè)計的重要意見： (1)融合使用眾多類型，可以調(diào)節(jié)的同步形式 (2)盡可能不確保全局時間數(shù)據(jù) (3)采用事后同步，節(jié)省資源 (4)可以盡快適應(yīng)多種應(yīng)用需求 (5)全面使用底層通信服務(wù)。 5、 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的應(yīng)用 圖四 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在各領(lǐng)

34、域的應(yīng)用 5.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用 在軍事行業(yè)應(yīng)用部分，根據(jù)無線傳感器技術(shù)觀點(diǎn)，把眾多性價比高的傳感器節(jié)點(diǎn)，利用飛機(jī)或火炮等發(fā)射設(shè)備，依照相應(yīng)密度投放到等待監(jiān)測的地區(qū)內(nèi)，對節(jié)點(diǎn)周圍環(huán)境的多種參數(shù)，充分籌集溫度、濕度、聲音、磁場等數(shù)據(jù)，之后讓傳感器自組織網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星等相關(guān)形式，傳回數(shù)據(jù)中心，全面監(jiān)管敵軍兵力和設(shè)施，管控沖突區(qū)，確定目標(biāo)，戰(zhàn)場評價，且完成多種攻擊的監(jiān)測與搜索等作用，進(jìn)一步提升軍隊的作戰(zhàn)決策水平。 5.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)內(nèi)的使用相對較多，例如工業(yè)安全、交通管控、安防體系、倉儲物流監(jiān)管等部分，此處工業(yè)安全行業(yè)

35、內(nèi)的使用分析相對深入。在計算機(jī)科技、無線通信科技、微電子科技與網(wǎng)絡(luò)科技研發(fā)的影響下，工業(yè)通信科技開始朝向智能化與網(wǎng)絡(luò)化趨勢持續(xù)進(jìn)發(fā)。當(dāng)前，伴隨測控體系規(guī)模的持續(xù)延伸，煤礦、石化、核電等產(chǎn)業(yè)對職員人身安全和相關(guān)有害物質(zhì)的監(jiān)測費(fèi)用較多。此處，煤炭產(chǎn)業(yè)對領(lǐng)先的井下安全生產(chǎn)保障體系的需求不斷增加。所以，減少投資與綜合費(fèi)用逐漸變成此領(lǐng)域內(nèi)未來研究發(fā)展的全新現(xiàn)實(shí)需求。其中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)用較少、直接簡單、泛在感知等優(yōu)勢能達(dá)到此行業(yè)內(nèi)的眾多現(xiàn)實(shí)需求。 5.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用 農(nóng)業(yè)是我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要部分。加快此產(chǎn)業(yè)發(fā)展就可以得到良好的積極影響。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信簡單、籌劃便利、

36、可密集劃分等優(yōu)點(diǎn)，在使用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中，可以監(jiān)管土壤環(huán)境狀態(tài)、作物灌溉和種植狀態(tài)、牲畜與家禽的環(huán)境狀態(tài)和地表特征測試。之后根據(jù)當(dāng)前完善的互聯(lián)網(wǎng)科技、GPS科技，就能創(chuàng)建全面且實(shí)時管理的完善體系。 5.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療護(hù)理領(lǐng)域中的應(yīng)用 當(dāng)前，伴隨我國人口老齡化問題更加突出，在醫(yī)療護(hù)理領(lǐng)域的缺陷開始展現(xiàn)出來，對于病人的病情進(jìn)行檢驗和查找逐漸變成我們需要盡早處理的現(xiàn)實(shí)難題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在此部分具有積極影響，在病人身上安置多種傳感器，以便測試、籌集充足的生理數(shù)據(jù)，例如體溫、呼吸、血壓等相關(guān)信息，首先能及時重視病人的患病狀況，其次，還能把籌集到的生理信息當(dāng)做研究新藥品的重要憑證。 5.

37、5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能家居領(lǐng)域中的應(yīng)用 當(dāng)前，智能家居是物聯(lián)網(wǎng)后續(xù)研發(fā)的關(guān)鍵趨勢。從特定層面上此領(lǐng)域是高科技的家庭自動化體系，結(jié)合了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系、自動化控制體系、綜合布線科技和網(wǎng)絡(luò)通訊科技，自動化管控、遠(yuǎn)程控制家庭內(nèi)的多種相關(guān)設(shè)施，完成擬人化相關(guān)目標(biāo)，提高家居穩(wěn)定性、方便性，且在一定程度上減少資源損耗。自動化、遠(yuǎn)程管控需要的多種現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)，都需要讓無線傳感器節(jié)點(diǎn)傳播，例如環(huán)境檢測數(shù)據(jù)、裝置系統(tǒng)的正確執(zhí)行，此時均需要此類設(shè)備節(jié)點(diǎn)籌集家庭煤氣含量、溫度等相關(guān)數(shù)據(jù)。  小結(jié) 綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)屬于信息技術(shù)發(fā)展的一個產(chǎn)物，而無線傳感器是這當(dāng)中的一種技術(shù)，該技術(shù)在很大程度上保證了物聯(lián)網(wǎng)的快

38、速穩(wěn)定發(fā)展以及順利的運(yùn)行。全球各個國家都非常關(guān)注此課題的研究結(jié)果。當(dāng)前國內(nèi)無線傳感網(wǎng)絡(luò)科技依舊在起步與攻關(guān)時期，我們可以設(shè)想，此技術(shù)在未來的發(fā)展中會得到較大的進(jìn)步，進(jìn)而進(jìn)入到全新的發(fā)展階段。  參考文獻(xiàn) [1]李杰.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的功耗問題[J]．軟件學(xué)報,2004,15(O1):1-4． [2]趙澤,黃希,崔莉.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)技術(shù)[D].北京:中國科學(xué)院計算計數(shù)研究所,2013. [3]王竹林,秦會斌.基于RFID無線傳感網(wǎng)的智能家庭安防巡邏定位系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子器件,2014,32(04)：809-813. [4]成繼中,彭真.基于IPv6網(wǎng)與ZigBee無線傳

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