A. 無線感測器網路體系結構包括哪些部分,各部分的
結構
感測器網路系統通常包括感測器節點EndDevice、匯聚節點Router和管理節點Coordinator。
大量感測器節點隨機部署在監測區域內部或附近,能夠通過自組織方式構成網路。感測器節點監測的數據沿著其他感測器節點逐跳地進行傳輸,在傳輸過程中監測數據可能被多個節點處理,經過多跳後路由到匯聚節點,最後通過互聯網或衛星到達管理節點。用戶通過管理節點對感測器網路進行配置和管理,發布監測任務以及收集監測數據。
感測器節點
處理能力、存儲能力和通信能力相對較弱,通過小容量電池供電。從網路功能上看,每個感測器節點除了進行本地信息收集和數據處理外,還要對其他節點轉發來的數據進行存儲、管理和融合,並與其他節點協作完成一些特定任務。
匯聚節點
匯聚節點的處理能力、存儲能力和通信能力相對較強,它是連接感測器網路與Internet 等外部網路的網關,實現兩種協議間的轉換,同時向感測器節點發布來自管理節點的監測任務,並把WSN收集到的數據轉發到外部網路上。匯聚節點既可以是一個具有增強功能的感測器節點,有足夠的能量供給和更多的、Flash和SRAM中的所有信息傳輸到計算機中,通過匯編軟體,可很方便地把獲取的信息轉換成匯編文件格式,從而分析出感測節點所存儲的程序代碼、路由協議及密鑰等機密信息,同時還可以修改程序代碼,並載入到感測節點中。
管理節點
管理節點用於動態地管理整個無線感測器網路。感測器網路的所有者通過管理節點訪問無線感測器網路的資源。
無線感測器測距
在無線感測器網路中,常用的測量節點間距離的方法主要有TOA(Time of Arrival),TDOA(Time Difference of Arrival)、超聲波、RSSI(Received Sig nalStrength Indicator)和TOF(Time of Light)等。
B. 無線感測器網路系統主要有什麼組成
感測器網路系統通常包括感測器節點(sensor)、匯聚節點(sink node)和管理節點。大量感測器節點隨機部署在監測區域(sensor field)內部或附近,能夠通過自組織方式構成網路。感測器節點監測的數據沿著其他感測器節點逐跳地進行傳輸,在傳輸過程中監測數據可能被多個節點處理,經過多跳後路由到匯聚節點,最後通過互聯網或衛星到達管理節點。用戶通過管理節點對感測器網路進行配置和管理,發布監測任務以及收集監測數據。
感測器網路節點的組成和功能包括如下四個基本單元:感測單元(由感測器和模數轉換功能模塊組成)、處理單元(由嵌入式系統構成,包括CPU、存儲器、嵌入式操作系統等)、通信單元(由無線通信模塊組成)、以及電源部分。此外,可以選擇的其它功能單元包括:定位系統、運動系統以及發電裝置等。
C. 無線感測器網路中cps是什麼意思
CPS是集合物理、生物及工程學的綜合性系統,具有局部操控、全局控制的特點,這種新興的網路系統引起了研究界極大的興趣,也是未來通信網路的一種重要發展方向。
CPS通常廣泛用於重要基礎設施的監測與控制、國防武器系統、醫療保健和智能交通等諸多安全攸關領域。網路架構與協議是影響CPS系統實用性與效率的關鍵因素之。
CPS系統由感知系統、控制系統等子系統組成,由於工作環境和系統自身構造所限,使得無線感測網路技術成為了CPS中的一部分,以往成熟的無線感測器網路(Wireless Sensor Networks,WSN)相關技術在CPS中依然適用。在一些極端的環境中,由於CPS感知系統的工作需要,以及網路中的感知節點的自身構造的限制,使得在網路的運行過程中一些極端的問題難以被有效地處理。因此,盡量減少網路中感知節點的能耗從而有效地延長網路的生命周期,成為CPS感知系統中的無線感測網路協議所要研究的一個主要目標。
D. WSNWSN具備的功能
WSN(無線感測器網路)是一個由大量低功耗、低成本的節點組成的網路,這些節點通過無線方式互聯,以執行特定的任務。WSN沒有固定的網路型態,可以是星型網路拓撲(Star Topology)、網狀網路拓撲(Mesh Topology)、點對點(Peer To Peer, P2P)或綜合以上型態的網路。盡管網路的形態各異,但WSN都具備以下核心功能。
1. **Sensor/Microcontroller(感測器/微控制器)**:WSN中的每一個節點都配備了感測器和微控制器。這些感測器負責感知並採集環境中的物理信息,如溫度、濕度、光照強度、聲音等。微控制器則處理接收到的數據,進行基本的數據分析和預處理,以便進行後續的數據傳輸或決策制定。
2. **Radio Frequency(射頻通信)**:節點之間的通信是通過射頻(Radio Frequency,RF)技術實現的。射頻通信允許節點在無線環境中進行信息交換,無需物理連接。這種無線連接方式使得WSN能夠靈活部署在各種復雜環境中,如地下、水下或難以到達的地方。射頻通信也是實現網路中數據傳輸的關鍵技術。
3. **Software(客戶端軟體)**:為了方便用戶或系統管理員訪問和管理WSN中收集的數據,通常會提供客戶端軟體或系統管理程序。這些軟體允許用戶通過PC或智能手機等設備,遠程訪問和分析感測器的數據。客戶端軟體通常具備數據展示、查詢、分析和報告生成等功能,幫助用戶更好地理解環境狀態或特定事件。
綜上所述,WSN具備感知環境、無線通信和數據管理的核心功能,這些功能使得WSN成為監控、監測、安全和環境研究等領域中不可或缺的技術。WSN的靈活性、低成本和高可靠性使其在眾多應用場景中得到廣泛應用,包括但不限於環境監測、工業自動化、智能家居、健康監護和軍事偵察等。
WSN是Wireless Sensor Network的簡稱,即無線感測器網路。現有的無線感測網標准有Zigbee, ISA100.11a, WirelessHART, WIA-PA等。其中Zigbee標準是民用標准,常用在智能家居等可靠性要求較低的場合;ISA100.11a, WirelessHART, WIA-PA均為工業標准,能夠滿足工業應用場合的高可靠性,高穩定性要求。