30451無線感測器網路

A. 無限感測器網路定位的作用是什麼

在許多場合下，感測器節點被隨機部署在某個區域，節點事先無法知道自身的位置，因此需要在部署後通過定位技術來獲取自身的位置信息。目前最常見的定位技術就是GPS（Global Positioning System）了，它能夠通過衛星對節點進行定位，並且能夠達到比較高的精度。因此要想對感測器節點進行定位，最容易想到的方法就是給每個節點配備一個GPS接收器，但是這種方法不適用於感測器網路，主要原因有以下幾點：

1）GPS接收器通常能耗高，而對於無線感測器網路中的節點來說，一般能耗很有限，給每個節點配備一個GPS接收器會大大縮短網路壽命；

2）GPS接收器成本比較高，給無線感測器網路中的每個節點配備一個GPS接收器，需要投入很大成本，尤其對於大規模的無線感測器網路來說不是很適合；

因此有必要研究適合無線感測器網路的定位技術。下面分兩個部分來介紹節點定位的相關研究：1）節點定位的基本概念；2）節點定位的基本思路；3）常見演算法。望採納

B. 無線感測網路的發展

這個問題的范圍有點大。
簡而言之，無線感測器網路（wireless sensor network，wsn）作為物聯網（internet of thing,IOT）的重要組成部分，目前在智能家居、精準農業、林業監測、軍事、智能建築、智能交通等領域都在逐漸展開應用。能被感測器sensor感知的物理參量（溫度、濕度、震動、加速度、二氧化碳濃度...），包括video、image、audio等多媒體數據，通過wsn節點的自組網，遠程採集、傳輸至監控端。

目前制約wsn普及的因素主要有：能耗（通常wsn節點較小，2節電池供電）、傳輸范圍（射頻晶元cc2430，我們做實驗，在150m左右，信號已經很差），還有最重要的，硬體成本。

wsn特別適合：無人監守、不適合人去的地方（如山體滑坡監測等、煤礦瓦斯濃度監測...等）

以上文字原創。只是簡要回答你的問題，因為問題范圍有點大。

C. 什麼是無線感測技術

早在上世紀70年代，就出現了將傳統感測器採用點對點傳輸、連接感測控制器而構成感測網路雛形，我們把它歸之為第一代感測器網路。隨著相關學科的不斷發展和進步，感測器網路同時還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力，並通過與感測控制的相聯，組成了有信息綜合和處理能力的感測器網路，這是第二代感測器網路。而從上世紀末開始，現場匯流排技術開始應用於感測器網路，人們用其組建智能化感測器網路，大量多功能感測器被運用，並使用無線技術連接，無線感測器網路逐漸形成。

無線感測器網路是新一代的感測器網路，具有非常上世紀70年代，其發展和應用，將會給人類的生活和生產的各個領域帶來深遠影響。

無線感測器網路可以看成是由數據獲取網路、數據頒布網路和控制管理中心三部分組成的。其主要組成部分是集成有感測器、處理單元和通信模塊的節點，各節點通過協議自組成一個分布式網路，再將採集來的數據通過優化後經無線電波傳輸給信息處理中心。

D. 怎麼把無限感測器網路應用於智慧校園中,畫出應用礦機

無線感測器網路。無線感測器網路在智慧校園網中的應用，以及對教學的支撐、對科研環境的保障以及校園師生管理。需要使用感測器，才可以把網路應用於智慧校園中，畫出應用礦機。礦機，顧名思義，用於挖掘(生產)加密貨幣的機器。

E. 無線感測網路的問題

涉及的內容是挺多的，
1.硬體方面的（目前處除了軍用，或其他一些特定應用外，我們國家很多感測器晶元用的還都是國外的，沒有過硬的技術啊）。
2.無線感測器網路協議研究。根據感測器網路自身的特點，結合應用，量身打造更合適的通信協議。
3.軟體方面的。目前有系統級別的Tiny OS，編程語言nesC，針對特定應用編寫輕量級程序。
4.無線感測器數據管理層面。可以研究網路數據流挖掘之類的。

哪個最有前景？1最有發展空間，但難度大。3是基礎，最容易上手，想有突破很難。2和4，自己想吧。

以上都是個人粗淺見解，做個參考。

F. 什麼也叫感測網,通過射頻識別

所謂物聯網只是個概念，基本上只要跟設備網路相關都可以歸類進來，簡單的說就是「萬物皆可聯」，聯就要有方法，並不是只有網路算是連接方法，藍牙、NFC、感測器都是。

物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網路；其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信，也就是物物相息。

物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術，廣泛應用於網路的融合中，也因此被稱為繼計算機、互聯網之後世界信息產業發展的第三次浪潮。

特點：

無線感測器網路可以看成由數據獲取網路、數據分布網路和控制管理中心三部分組成的。其主要組成部分是集成有感測器、數據處理單元和通信模塊的節點，各節點通過協議自組成一個分布式網路，再將採集來的數據通過優化後經無線電波傳輸給信息處理中心。

因為節點的數量巨大，而且還處在隨時變化的環境中，這就使它有著不同於普通感測器網路的獨特「個性」。

首先是無中心和自組網特性。在無線感測器網路中，所有節點的地位都是平等的，沒有預先指定的中心，各節點通過分布式演算法來相互協調，在無人值守的情況下，節點就能自動組織起一個測量網路。而正因為沒有中心，網路便不會因為單個節點的脫離而受到損害。

G. 中國知網收錄計算機國際學術期刊嗎

lausius Scientific Press

克勞修斯科學出版社

克勞修斯科學出版社（Clausius Scientific Press, 簡稱」CSP」）是一家致力於為學術服務的科學出版商，旗下共有期刊和圖書273本，涵蓋17個學科領域，旨在為科研人員提供最好的論文服務與發表平台。

CSP旗下有「計算機、電氣工程」領域期刊40餘本，均為全英文發表，一般10天左右即可見刊。

本期重點推薦以下7本，詳情如下：

【CNKI收錄】計算機與電氣領域，40餘本期刊可選，最快10天見刊

1

Advances in Computer, Signals and Systems

收錄：中國知網（CNKI）

周期：一般10-15天左右見刊

ISSN 2371-882X(Print)

ISSN 2371-8838(Online)

發文量穩定，傳播范圍廣

接收領域：

架構和實現
陣列信號處理
生物醫學信號和圖像處理
通信系統
MIMO 通信和信號處理
網路
信號處理和自適應系統
語音、圖像和視頻處理

2

Journal of Wireless Sensors and Sensor Networks

收錄：中國知網（CNKI）

周期：一般10-15天左右見刊

ISSN：2616-1656

國內編輯審稿，快速審稿錄用

接收領域：

用於通信、雷達、定位和成像應用的無線感測器
用於定位和跟蹤的無線感測器
無線集成感測器、前端和構建塊
適用於惡劣環境、健康、家庭和商業應用的無線感測器
無線感測器網路、智能感測器系統和自主網路
RFID感測器和感測器標簽
用於感測器網路拓撲和感測器網路通信架構的感測器網路
混合和社交網路中的共存、同步和調度
Ad-Hoc、感測器和網狀網路中的密碼學、安全性、隱私問題
六埠和多埠技術
物聯網硬體、協議和應用
無線感測器在可穿戴計算和體域網中的應用
QoS 感知設計：能源優化和部署技術及網路拓撲

3

Journal of Web Systems and Applications

收錄：中國知網（CNKI）

周期：一般10-15天左右見刊

ISSN 2560-6905(Print)

ISSN 2560-6913(Online)

網路系統領域重要文獻參考來源

接收領域：

緩存和復制
眾包系統和社交媒體
數據挖掘和分析
電子商務和貨幣化
基礎設施：數據中心、內容交付網路和雲計算
網路電話
部署系統的測量研究
移動性和無處不在的網路
多媒體內容分發
安全和隱私

H. 感測器網路實現時間同步的作用是什麼

無線感測器網路時間同步機制的意義和作用主要體現在如下兩方面：

1、感測器節點通常需要彼此協作，去完成復雜的監測和感知任務數據融合是協作操作的典型例子，不同的節點採集的數據最終融合形成了一個有意義的結果。

2、感測器網路的一些節能方案是利用時間同步來實現的。

感測器網路綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、現代網路及無線通信技術、分布式信息處理技術等，能夠通過各類集成化的微型感測器協作地實時監測、感知和採集各種環境或監測對象的信息，通過嵌入式系統對信息進行處理，並通過隨機自組織無線通信網路以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端。

(8)30451無線感測器網路擴展閱讀：

根據不同的依據，無線感測器網路的定位方法可以進行如下分類：

（1）根據是否依靠測量距離，分為基於測距的定位和不需要測距的定位；

（2）根據部署的場合不同，分為室內定位和室外定位；

（3）根據信息收集的方式，網路收集感測器數據稱為被動定位，節點主動發出信息，用於定位稱為主動定位無線感測器網路與應用。

I. 無線感測器在網路中的應用設計

下面是由整理的畢業設計論文《無線感測器在網路中的應用設計》，歡迎閱讀。

1引言

無線感測器網路(Wireless Sensor Networks，簡稱WSNs)是由部署在監測區域內大量的廉價微型感測器節點組成，通過無線通信形成一個多跳自組織網路系統，能夠實時監測、感知和採集網路分布區域內監視對象的各種信息，並加以處理，完成數據採集和監測任務。WSNs綜合了感測器、嵌入式計算、無線通訊、分布式信息處理等技術，具有快速構建、自配置、自調整拓撲、多跳路由、高密度、節點數可變、無統一地址、無線通信等特點，特別適用於大范圍、偏遠距離、危險環境等條件下的實時信息監測，可以廣泛應用於軍事、交通、環境監測和預報、衛生保健、空間探索等各個領域。

2節點的總體設計和器件選型

2.1節點的總體設計

WSNs微型節點應用數量比較大，更換和維護比較困難，要求其節點成本低廉和工作時間盡可能長;功能上要求WSNs中不應該存在專門的路由器節點，每個節點既是終端節點，又是路由器節點。節點間採用移動自組織網路聯系起來，並採用多跳的路由機制進行通信。因此，在單個節點上，一方面硬體必須低能耗，採用無線傳輸方式;另一方面軟體必須支持多跳的路由協議。基於這些基本思想，設計了以高檔8位AVR單片機ATmega128L為核心，結合外圍感測器和2.4 GHz無線收發模塊CC2420的WSNs微型節點。這兩款器件的體積非常小，加上外圍電路，其整體體積也很小，非常適合用作WSNs節點的元件。

圖1給出WSNs微型節點結構。它由數據採集單元、數據處理單元、數據傳輸單元和電源管理單元4部分組成。數據採集單元負責監測區域內信息的採集和數據轉換，設計中包括了可燃性氣體感測器和濕度感測器;數據處理單元負責控制整個節點的處理操作、路由協議、同步定位、功耗管理、任務管理等;數據傳輸單元負責與其他節點進行無線通信，交換控制消息和收發採集數據;電源管理單元選通所用到的感測器，節點電源由幾節AA電池組成，實際工業應用中採用微型紐扣電池，以進一步減小體積。為了調試方便及可擴展性，可將數據採集單元獨立出來，做成兩塊能相互套接的可擴展主板。

2.2處理器選型

處理器的選型要求和指標是功耗低，保證長時間不更換電源也能順利工作，供給電壓小於5 V，有較快的處理速度和能力，由於節點是需要大量安置的，所以價格也要相對便宜。選用AVR單片機，考慮到電路中I/O的個數不多，功耗低、成本低、適合與無線器件介面配合等多方面因素，綜合對比後，選用Atmel公司的ATmega128L。該微型控制器擁有豐富的片上資源，包括4個定時器、4 KB SRAM、128KB Flash和4 KBEEPROM;擁有UART、SPI、I2C、JTAG介面，方便無線器件和感測器的接入;有6種電源節能模式，方便低功耗設計。

2.3無線通信器件選型 CC2420是一款符合ZigBee技術的高集成度工業用射頻收發器，其MAC層和PHY層協議符合802.15.4規范，工作於2.4 GHz頻段。該器件只需極少外部元件，即可確保短距離通信的有效性和可靠性。數據傳輸單元模塊支持數據傳輸率高達250 Kb/s，即可實現多點對多點的快速組網，系統體積小、成本低、功耗小，適於電池長期供電，具有硬體加密、安全可靠、組網靈活、抗毀性強等特點。

2.4感測器選型

由於WSNs是用於礦下安全監測，常要檢測礦下可燃氣體的濃度(預防瓦斯氣體濃度過高)和空氣濕度，所以要選擇測量氣體濃度和濕度的感測器。

2.4.1 HIH-4000系列測濕感測器

HIH-4000系列測濕感測器作為一個低成本、可軟焊的單個直插式組件(SIP)能提供儀表測量質量的相對濕度(RH)感測性能。RH感測器可用在二引線間有間距的配量中，它是一個熱固塑料型電容感測元件，其內部具有信號處理功能。感測器的多層結構對應用環境的不利因素，諸如潮濕、灰塵、污垢、油類和環境中常見的化學品具有最佳的抗力，因此可認定它能適用礦下環境。

2.4.2 MR511熱線型半導體氣敏元件

MR511型氣敏元件利用氣體吸附在金屬氧化物半導體表面而產生熱傳導變化及電傳導變化的原理，由白金線圈電阻值變化測定氣體濃度。MR511由檢測元件和補償元件配對組成電橋的兩個臂，遇可燃性氣體時，檢測元件的電阻減小，橋路輸出電壓變化，該電壓變化隨氣體濃度的增大而成比例增大，補償元件具有溫度補償作用。MR511除具有靈敏度高、響應恢復時間短、穩定性好特點外，還具有功耗小，抗環境溫濕度干擾能力強的優點。WSNs的節能和井下惡劣溫濕環境要求MR5111可以滿足。

3 WSNs節點設計

3.1數據採集單元

考慮到無線感測器網路節點的節能和井下惡劣的溫濕環境，為了便於數據採集，系統設計採用HIH-4000-01型測濕度感測器和MR511熱線型半導體氣體感測器。圖2、圖3分別給出其電路設計圖。

3.2數據處理單元

ATmega128L的外圍電路設計簡單，設計時注意在數字電路的電源並人多隻電容濾波。ATmega128L的工作時鍾源可以選取外部晶振、外部RC振盪器、內部RC振盪器、外部時鍾源等方式。工作時鍾源的選擇通過ATmega128L的內部熔絲位來設計。熔絲位可以通過JTAG編程、ISP編程等方式設置。ATmega128L採用7.3728 MHz和32.768 kHz兩個外部晶振。前者用作工作時鍾，後者用作實時時鍾源。

3.3數據傳輸單元

3.3.1 CC2420外圍電路設計

圖4給出數據傳輸單元的外圍電路。CC2420隻需要極少的外圍元器件。其外圍電路包括晶振時鍾電路、射頻輸入/輸出匹配電路和微控制器介面電路3部分。

射頻輸入/輸出匹配電路主要用來匹配器件的輸入輸出阻抗，使其輸入輸出阻抗為50 Ω，同時為器件內部的PA及LNA提供直流偏置。射頻輸入/輸出是高阻抗，有差別。射頻端最適合的負載是115+j180 Ω。C61、C62、C71、C81、L61組成不平衡變壓器，L62和L81匹配射頻輸入輸出到50 Ω;L61和L62同時提供功率放大器和低雜訊放大器的直流偏置。內部的T/R開關是為了切換低雜訊放大器/功率放大器。R451偏置電阻是電流基準發生器的精密電阻。CC2420本振信號既可由外部有源晶體提供，也可由內部電路提供。若由內部電路提供時，需外加晶體振盪器和兩只負載電容，電容的大小取決於晶體的頻率及輸入容抗等參數。設計採用16 MHz晶振時，其電容值約為22 pF。C381和C391是外部晶體振盪器的負載電容。片上電壓調節器提供所有內部1.8 V電源的供應。C42是電壓調節器的負載電容，用於穩定調節器。為得到最佳性能必須使用電源去耦。在應用中使用大小合適的去耦電容和功率濾波器是非常重要的。CC2420可以通過4線SPI匯流排(SI、SO、SCLK、CSn)設置器件的工作模式，並實現讀，寫緩存數據，讀/寫狀態寄存器等。通過控制FIFO和FIFOP引腳介面的狀態可設置發射/接收緩存器。

3.3.2配置IEEE 802.15.4工作模式

CC2420為IEEE 802.15.4的數據幀格式提供硬體支持。其MAC層的幀格式為：頭幀+數據幀+校驗幀;PHY層的幀格式為：同步幀+PHY頭幀+MAC幀，幀頭序列的長度可通過設置寄存器改變，採用16位CRC校驗來提高數據傳輸的可靠性。發送或接收的數據幀被送入RAM中的128位元組緩存區進行相應的幀打包和拆包操作。表1給出CC2420的四線串列SPI介面引腳功能。它是設計單片機電路的依據，充分發揮這些功能是設計無線通信產品的前提。

3.3.3 CC2420與單片機介面電路設計

圖5給出CC2420與ATmega128L單片機的介面電路。CC2420通過簡單的四線(SI、SO、SCLK、CSn)與SPI兼容串列介面配置，這時CC2420是受控的。ATmega128L的SPI介面工作在主機模式，它是SPI數據傳輸的控制方;CC2420設為從機工作方式。當ATmega128L的SPI介面設為主機工作方式時，其硬體電路不會自動控制SS引腳。因此，在SH通信時，應在SPI介面初始化，它是由程序控制SS，將其拉為低電平，此後，當把數據寫入主機的SPI數據寄存器後，主機介面將自動啟動時鍾發生器，在硬體電路的控制下，移位傳送，通過MOSI將數據移出ATmega128L，並同時從CC2420由MISO移人數據，8位數據全部移出時，兩個寄存器就實現了一次數據交換。

4結語

通過對於無線感測器網路節點中感測器元件、數據處理模塊、數據傳輸模塊和電源的選擇，設計了一種以CC2420和ATmega128L為主體的硬體方案。利用該方案設計的CC2420和ATmega128L的外圍電路以及兩者之間的介面電路。此外，還對感測器與單片機的介面電路進行設計。通過實驗驗證，設計的硬體節點基本上達到了項目要求，經調試能通過感測器正確真實地採集數據，並實現兩個無線節點(兩個電路板。AA電池供電)在30 m左右的通信、傳輸數據、並反映到終端設備。