『壹』 無線感測器網路故障的診斷技術
無線感測器網路故障的診斷技術
隨著社會的發展與不斷進步,無線感測器網路得到廣泛應用,但是由於無線感測器節點的能量具有制約性,導致無線感測器網路的運用環境比較脆弱,下面我為大家搜索整理了關於無線感測器網路故障的診斷技術,歡迎參考閱讀,希望對大家有所幫助!想了解更多相關信息請持續關注我們應屆畢業生培訓網!
無線感測器網路是由大量感測器節點組成的,因為感測器節點廉價和微型的特點,促使無線感測器網路對節點的利用率非常高,尤其是在無線感測網路的監測區域,在自組織方式的參與下,以互相協作的形式完成無線感測器的監測任務,所以其應用的前景也是非常廣闊的,但是感測器節點的工作能力是有限的,難免會發生系統故障。
1 無線感測器網路故障評價指標
無線感測器網路故障診斷的性能評價指標是以無線感測器的網路特點和網路應用為基礎制定的,其標准主要體現在診斷精度、特殊環境診斷精度、能效性以及診斷時間四個方面。
診斷精度。無線感測器故障診斷精度是診斷機制對故障最直接的評價方式,特別是在網路安全性較高的環境中,如果不能保障故障診斷的精確度則會導致感測器網路系統出現安全漏洞,同時意味著此故障診斷精度的失效,診斷精度主要是以一次過程為故障診斷的依據,分析被診斷的節點狀態與實際節點狀態的相符程度,診斷精度中故障誤報率和故障識別率為評價故障的兩個指標。
特殊環境診斷精度。無線感測器網路在特殊環境中的應用是有特定的診斷精度的,例如自然災害、人為破壞等特殊環境因素,由於故障的節點在網路中的分布不均勻,可能會出現故障區域節點的過分疏散或者是節點的過分密集等現象,普通的診斷精度是不適應的,所以只能採取特殊環境的診斷精度對故障進行評價。
能效性。受無線感測器網路能量供應方面的影響,能效性成為故障診斷評價機制中需要最先考慮的問題,能效性比較強的故障診斷機制可以促進網路使用壽命的延長,以便保障感測器網路監測、計算方面能量的持續供應,與能效性有直接關系的因素有數據通信、處理和採集三方面。
診斷時間。無線感測器網路投入使用後,如需進行故障診斷需要對感測器中節點與節點之間的關系進行協作性判斷,主要是因為節點呈現激活狀態的數量比較多,如果節點出現聯系性的故障一定會對無線感測器網路造成巨大的能耗壓力,所以節點故障診斷的時間不宜過長。
2 無線感測器網路故障診斷分類
無線感測器網路故障主要來源於感測器的節點,主要表現在四個模塊上,分別為能量電池供應模塊、無線網路通信模塊、感測處理模塊和感測器模塊,基於無線感測器網路的運行和使用,其組成元件、部件會出現各種各樣的問題,如干擾通信、線路老化、電能耗損以及接線松動等等,引發無線感測器網路發生故障。
2.1 節點級別的故障
節點級別的故障主要是發生在感測器網路的節點處,大部分故障主要是感測器的節點本身出現了問題,其又可分為節點軟故障和節點硬故障,軟故障是指節點在不影響無線感測器網路運行的前提下發生故障,只有對數據進行傳送和測量時,可瞬間影響通信的故障;硬故障是指對節點本身以及對感測器網路造成的直接損害,例如節點本身損壞、電源布置不合理或電源能量不足都會造成無線感測器網路故障。
2.2 網路級別的故障
網路級別的故障是指無線感測器的節點本身是正常的,但是在節點與節點之間的傳輸、協作方面上出現制約性問題,導致網路連接異常、通信受阻、信息丟失、IP偏差、非法入侵等等,此故障的出現是直接作用於網路的,其故障的表現極其明顯,而且故障出現的速度非常快,影響范圍比較廣,屬於無線網路感測器網路中相對較為敏感的故障。
2.3 功能級別的故障
無線感測器網路功能級別的故障對於整體網路都是存在影響的,如出現功能級別的故障會造成網路中匯集點不能正常接收和收集網路中運行的全部信息,引起功能級別故障的原因主要有感測器節點的重啟、死亡和失效,鏈接線路故障以及路由裝置故障等。
2.4 數據級別的故障
數據級別的故障是指感測器節點表現正常,但是傳達了錯誤的數據信息,致使網路形成錯誤的數據感知,數據級別故障的隱蔽性比較強,只有經過精細的檢測才可發現感測器節點傳遞了錯誤的感知數據,因為即使節點感知數據傳遞錯誤,但是其本身的表現形式是沒有任何問題的,因此無形中降低了無限感測器網路的運行性能,而且會錯誤的引導網路管理員檢查維修。
3 無線感測器網路故障診斷技術
無線感測器網路故障診斷主要是針對其投入使用的期間,通過對網路傳遞的信息進行分析,判斷無線感測器網路是否發生故障,根據故障發生的狀態檢測導致故障發生的基本根源,無線感測器網路故障的診斷是一項復雜而又系統的工程項目,基於其所處的環境以及自身運行的特點決定了故障診斷的難度,為降低診斷的難度,一般情況在進行故障診斷時需要以感測器各個節點日常的測量數據為主,以節點數據傳輸的附加信息為輔,促進故障診斷的效率。
無線感測器網路故障診斷的指標為感測器高質量的服務和能量的有效保護,而故障診斷策略的衡量指標主要有錯誤警報率和檢測率,其中錯誤報警率反饋的是無效警報在診斷報告總警報中的占據比例,錯誤報警率較低即可說明此次診斷結果具有較高的可信度;檢測率反饋的是被檢測出的故障在網路總故障中占據的比例,與錯誤報告率相反,檢測率越高則說明診斷策略的有效性比較高。目前對無線感測器網路故障診斷技術的`研究主要以感測器的故障、場景類型為中心,對感測器節點的功能、讀數故障進行探討,分析無線感測器網路故障的診斷技術。
3.1 感測器節點讀數故障的診斷技術
節點讀數故障的診斷技術主要是針對無線感測器網路中錯誤的測量數據,錯誤數據產生的情況主要有外界環境干擾導致網路受到安全攻擊、節點部件的損壞等等,針對節點讀數故障提出以下診斷技術。 (1)WMFDS診斷技術。此技術主要是對感測器節點與節點之間的數據進行空間相關性的測量,越臨近的節點其測量結果的相似性越大,所以只能通過正常讀數的空間關系,根據此理論提出WMFDS診斷方法,主要是對兩節點之間的故障率、分布密度進行分析,判斷節點是否出現問題,此方法還可對相鄰的節點進行加權處理,但是此方法只可以用於具有空間相關性的節點讀數上。
(2)FIND診斷技術。此技術利用無線感測器節點在監控區域具有可持續性監測的特點,感知網路的突然事件,此節點的數據讀取可反饋事件發生點到節點相對應的距離,感測器節點的信號強度與距離是呈現相反關系的,即相對距離越大,節點信號強度越弱,節點信號的強弱變化被稱為單調變化特性,所以節點的單調特性是反饋節點出現讀數故障的判斷標准,比如故障節點會表現出與相對距離單調特性相反的現象。
(3)CSN診斷技術。此診斷技術是有一定局限性的,主要是以移動設備為檢測對象,利用加速器得出節點的地震運動,故障節點的讀數會存在閾值,此閾值與實際歷史差距比較大,通過計算機分析節點比例,如出現較高閾值則說明此節點出現了一定的問題。
3.2 感測器節點網路故障的診斷技術
感測器節點網路故障主要表現在鏈路受環境因素的影響導致網路可靠性降低等現象,針對感測器節點網路故障提出的診斷技術主要有以下三種:
(1)網路軟體調試法。在感測器的節點中採取調試代理,利用軟體的調試命令,對節點處的網路狀態進行分析,收集節點網路數據,確定節點網路故障的來源。
(2)特定模型推斷法。特定模型推斷法主要包括兩種,分布式和集中式的方法。分布式的診斷技術是針對網路中的所有節點,利用從局部到整體的決策方法,分布式診斷技術的代表方法有LD2和TinyD2,最終通過節點網路的整合,得出診斷報告;集中式的診斷技術是在網路節點處植入小型探測器,以便對經過節點的應用數據進行分類、分組,但是探測器對得到信息的分析能力是非常有限的,所以需要感知系統的參與,以此為基礎進行節點網路故障的細化診斷。
(3)無聲故障診斷技術。此診斷技術在三種技術中是具有一定特殊性的,其可對無經驗故障進行有效診斷,例如AD診斷技術,即是比較典型的代表,通過對節點各類型診斷信息之間相關性圖表的變化,發現網路中存在的隱藏故障,即無聲故障,此技術可提高故障診斷的准確率,同時降低了故障出現的頻率。
綜上所述,利用無線感測器故障診斷技術診斷無線感測器網路中出現的問題,並對其進行及時有效的處理,一方面可以提高無線感測器網路的運用效率,另一方面提高了無線感測器網路的使用率,所以無線感測器網路的正常運行在一定程度上促進我國經濟效益和社會效益的發展和提高。
綜上所述,無線感測器網路在世界范圍內的關注度是比較高的,其滲透多項科學技術,例如無線通信技術、感測器技術以及信息處理技術等等,無線感測器的研究不論是在經濟效益上還是在社會效益上,都是具有極其重要的意義的,無線感測器有效的網路故障診斷技術一方面可以提高無線感測器的利用效率,另一方面對能源節約具有一定的實際價值。
;『貳』 無線感測器網路的特點及關鍵技術
無線感測器網路的特點及關鍵技術
無線感測器網路被普遍認為是二十一世紀最重要的技術之一,是目前計算機網路、無線通信和微電子技術等領域的研究熱點。下面我為大家搜索整理了關於無線感測器網路的特點及關鍵技術,歡迎參考閱讀!
一、無線感測器網路的特點
與其他類型的無線網路相比,感測器網路有著鮮明的特徵。其主要特點可以歸納如下:
(一)感測器節點能量有限。當前感測器通常由內置的電池提供能量,由於體積受限,因而其攜帶的能量非常有限。如何使感測器節點有限的能量得到高效的利用,延長網路生存周期,這是感測器網路面臨的首要挑戰。
(二)通信能力有限。無線通信消耗的能量與通信距離的關系為E=kdn。其中,參數n的取值為2≤n≤4,n的取值與許多因素有關。但是不管n具體的取值,n的取值范圍一旦確定,就表明,無線通信的能耗是隨著距離的增加而更加急劇地增加的。因此,在滿足網路連通性的要求下,應盡量採用多跳通信,減少單跳通信的距離。通常,感測器節點的通信范圍在100m內。
(三)計算、存儲和有限。一方面為了滿足部署的要求,感測器節點往往體積小;另一方面出於成本控制的目的`,節點的價格低廉。這些因素限制了節點的硬體資源,從而影響到它的計算、存儲和通信能力。
(四)節點數量多,密度高,覆蓋面積廣。為了能夠全面准確的監測目標,往往會將成千上萬的感測器節點部署在地理面積很大的區域內,而且節點密度會比較大,甚至在一些小范圍內採用密集部署的方式。這樣的部署方式,可以讓網路獲得全面的數據,提高信息的可靠性和准確性。
(五)自組織。感測器網路部署的區域往往沒有基礎設施,需要依靠感測器節點協同工作,以自組織的方式進行網路的配置和管理。
(六)拓撲結構動態變化。感測器網路的拓撲結構通常是動態變化的,例如部分節點故障或電量耗盡退出網路,有新的節點被部署並加入網路,為節約能量節點在工作和休眠狀態間進行切換,周圍環境的改變造成了無線通信鏈路的變化,以及感測器節點的移動等都會導致感測器網路拓撲結構發生變化。
(七)感知數據量巨大。感測器網路節點部署范圍大、數量多,且網路中的每個感測器通常都產生較大的流式數據並具有實時性,因此網路中往往存在數量巨大的實時數據流。受感測器節點計算、存儲和帶寬等資源的限制,需要有效的分布式數據流管理、查詢、分析和挖掘方法來對這些數據流進行處理。
(八)以數據為中心。對於感測器網路的用戶而言,他們感興趣的是獲取關於特定監測目標的真實可靠的數據。在使用感測器網路時,用戶直接使用其關注的事件作為任務提交給網路,而不是去訪問具有某個或某些地址標識的節點。感測器網路中的查詢、感知、傳輸都是以數據為中心展開的。
(九)感測器節點容易失效。由於感測器網路應用環境的特殊性以及能量等資源受限的原因,感測器節點失效(如電池能量耗盡等)的概率遠大於傳統無線網路節點。因此,需要研究如何提高數據的生存能力、增強網路的健壯性和容錯性以保證部分感測器節點的損壞不會影響到全局任務的完成。此外,對於部署在事故和自然災害易發區域的無線感測器網路,還需要進一步研究當事故和災害導致大部分感測器節點失效時如何最大限度地將網路中的數據保存下來,以提供給災害救援和事故原因分析等使用。
二、關鍵技術
無線感測器網路作為當今信息領域的研究熱點,設計多學科交叉的研究領域,有非常多的關鍵技術有待研究和發現,下面列舉若干。
(一)網路拓撲控制。通過拓撲控制自動生成良好的拓撲結構,能夠提高路由協議和MAC協議的效率,可為數據融合、時間同步和目標定位等多方面奠定基礎,有利於節省能量,延長網路生存周期。所以拓撲控制是無線感測器網路研究的核心技術之一。目前,拓撲控制主要研究的問題是在滿足網路連通度的前提下,通過功率控制或骨幹網節點的選擇,剔除節點之間不必要的通信鏈路,生成一個高效的數據轉發網路拓撲結構。
(二)介質訪問控制(MAC)協議。在無線感測器網路中,MAC協議決定無線信道的使用方式,在感測器節點之間分配有限的無線通信資源,用來構建感測器網路系統的底層基礎結構。MAC協議處於感測器網路協議的底層部分,對感測器網路的性能有較大影響,是保證無線感測器網路高效通信的關鍵網路協議之一。感測器網路的強大功能是由眾多節點協作實現的。多點通信在局部范圍需要MAC協議協調其間的無線信道分配,在整個網路范圍內需要路由協議選擇通信路徑。
在設計MAC協議時,需要著重考慮以下幾個方面:
(1)節省能量。感測器網路的節點一般是以干電池、紐扣電池等提供能量,能量有限。
(2)可擴展性。無線感測器網路的拓撲結構具有動態性。所以MAC協議也應具有可擴展性,以適應這種動態變化的拓撲結構。
(3)網路效率。網路效率包括網路的公平性、實時性、網路吞吐量以及帶寬利用率等。
(三)路由協議。感測器網路路由協議的主要任務是在感測器節點和Sink節點之間建立路由以可靠地傳遞數據。由於感測器網路與具體應用之間存在較高的相關性,要設計一種通用的、能滿足各種應用需求的路由協議是困難的,因而人們研究並提出了許多路由方案。
(四)定位技術。位置信息是感測器節點採集數據中不可或缺的一部分,沒有位置信息的監測消息可能毫無意義。節點定位是確定感測器的每個節點的相對位置或絕對位置。節點定位分為集中定位方式和分布定位方式。定位機制也必須要滿足自組織性,魯棒性,能量高效和分布式計算等要求。
(五)數據融合。感測器網路為了有效的節省能量,可以在感測器節點收集數據的過程中,利用本地計算和存儲能力將數據進行融合,取出冗餘信息,從而達到節省能量的目的。
(六)安全技術。安全問題是無線感測器網路的重要問題。由於採用的是無線傳輸信道,網路存在偷聽、惡意路由、消息篡改等安全問題。同時,網路的有限能量和有限處理、存儲能力兩個特點使安全問題的解決更加復雜化了。
;『叄』 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。
『肆』 請問有無線感測器網I加權質心演算法matlab代碼嗎
[capture-of-moving.rar] - 本文詳細介紹了在視頻圖像的基礎上用!"#$ & 』(( )*+ 實現運動目標形心捕獲的具體程序"從而可以實現運動 目標的位置檢測 程序運用改進的形心演算法計算目標圖形 的中心坐標"並使用了計時器函數實時顯示坐標變化值
[codebook.rar] - 實現了基於碼書的運動檢測,並有與其他的檢測演算法做對比,例如MOG,Bayes,三幀差分等。
[xin.rar] - 無線感測器網路加權質心自定位演算法中加權質心演算法模擬
[qq1_2.rar] - 3種定位演算法(多邊:3 邊及4邊 最小二乘 質心)的主程序
[802.11opnet.rar] - 802.11opnet,802.11在OPNET中的模擬代碼
[rssic.rar] - 無線感測器網路的加權質心演算法,用matlab編程的,需要的可以參考
[Simulation1.rar] - 本程序先使用RSSI中對數常態模型來測距離,然後用三邊測量法來計算未知節點的坐標。
[RSSIxin.rar] - 基於RSSI測距的無線感測器網路改進質心定位演算法
[xinsuanfa2.rar] - 無線感測器網路中質心演算法,並有錨節點比例和誤差分析
[myDVHOP.rar] - 一種基於RSSI的DV-HOP加權演算法,該演算法基於節點接收信標節點位置元組時的信號強度(RSSI)對鄰居節點間跳數進行加權處理,將節點間的跳數與距離相關聯,模擬試驗結果證明該加權演算法可大大提高定位精度。
『伍』 無線感測器網路移動節點定位演算法有哪些比較新的理論方法
大致有這幾種種演算法:信號強度、收信角度、收信時間和收信時間差。還有特殊一點的位置指紋演算法。
1、信號強度是指距離和信號強度之間有一定的函數關系,通過接收到的信號強度可以推算出距離。這種方法受到的干擾太大,誤差非常大。
2、收信角度是指兩個蜂窩狀接收裝置可以分辨出信號的來源,做兩條射線,交點即為位置。精度一般。
3、收信時間法是指從發送到接收是有時間差的,發送的時候信號中包含時間信息,接收的時候對照接收時間,做差即可。由於電磁波速度快,所以對於時間校準的要求很高。
4、收信時間差法是指移動點接收來自兩個基站的不同信號,可以測量前後兩次接收到信號的時間差。根據雙曲線定義:到兩定點距離差為定值的點在雙曲線上。那麼再來兩個基站,所做雙曲線的交點,就是所求點的距離。這種方法是上述幾種精度最高的。
5、位置指紋演算法。是指在待測區域內布置指紋狀一層層的節點,這樣在這樣的網中放置一個待測節點,那麼待測節點的位置可以通過插值法計算出。精度也比較高,不過需要布置比較節點。(摘自中國物聯網校企聯盟第二十一期線上活動)
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-中國物聯網校企聯盟技術部
『陸』 在無線感測器網路中,如何根據接收信號的強度來判斷發送者的距離有具體的計算公式么
基於RSSI的定位
RSSI測量,一般利用信號傳播的經驗模型與理論模型。
對於經驗模型,在實際定位前,先選取若干測試點,記錄在這些點各基站收到的信號強度,建立各個點上的位置和信號強度關系的離線資料庫(x,y,ss1,ss2,ss3)。在實際定位時,根據測得的信號強度(ss1′,ss2′,ss3′)和資料庫中記錄的信號強度進行比較,信號強度均方差最小的那個點的坐標作為節點的坐標。
對於理論模型,常採用無線電傳播路徑損耗模型進行分析。常用的傳播路徑損耗模型有:自由空間傳播模型、對數距離路徑損耗模型、哈它模型、對數一常態分布模型等。自由空間無線電傳播路徑損耗模型為:
式中,d為距信源的距離,單位為km;f為頻率,單位為MHz;k為路徑衰減因子。其他的模型模擬現實環境,但與現實環境還是有一定的差距。比如對數一常態分布模型,其路徑損耗的計算公式為:
式中,Xσ是平均值為O的高斯分布隨機變數,其標准差范圍為4~10;k的范圍在2~5之間。取d=1,代入式(1)可得,LOSS,即PL(d0)的值。此時各未知節點接收錨節點信號時的信號強度為:
RSSI=發射功率+天線增益一路徑損耗(PL(d))
2.2 基於RSSI的三角形質心定位演算法的數學模型
不論哪種模型,計算出的接收信號強度總與實際情況下有誤差,因為實際環境的復雜性,換算出的錨節點到未知節點的距離d總是大於實際兩節點間的距離。如圖1所示,錨節點A,B,C,未知節點D,根據RSSI模型計算出的節點A和D的距離為rA;節點B和D的距離為rB;節點C和D的距離為rC。分別以A,B,C為圓心;rA,rB,rC為半徑畫圓,可得交疊區域。這里的三角形質心定位演算法的基本思想是:計算三圓交疊區域的3個特徵點的坐標,以這三個點為三角形的頂點,未知點即為三角形質心,如圖2所示,特徵點為E,F,G,特徵點E點的計算方法為:
同理,可計算出F,G,此時未知點的坐標為由模擬得,在圖2中,實際點為D;三角形質心演算法出的估計點為M;三邊測量法算出的估計點為N。可知,三角形質心演算法的准確度更高。
3 基於RSSI的三角形質心演算法過程
3.1 步驟
(1)錨節點周期性向周圍廣播信息,信息中包括自身節點ID及坐標。普通節點收到該信息後,對同一錨節點的RSSI取均值。
(2)當普通節點收集到一定數量的錨節點信息時,不再接收新信息。普通節點根據RSSI從強到弱對錨節點排序,並建立RSSI值與節點到錨節點距離的映射。建立3個集合。
錨節點集合:
(3)選取RSSI值大的前幾個錨節點進行自身定位計算。
在B_set:中優先選擇RSSI值大的信標節點組合成下面的錨節點集合,這是提高定位精度的關鍵。
對錨節點集合,依次根據(3)式算出3個交點的坐標,最後由質心演算法,得出未知節點坐標。
(4)對求出的未知節點坐標集合取平均,得未知節點坐標。
3.2 誤差定義
定義定位誤差為ER,假設得到的未知節點的坐標為(xm,ym),其真實位置為(x,y),則定位誤差ER為:
4 仿 真
利用Matlab模擬工具模擬三角形質心演算法,考察該演算法的性能。假設在100 m×100 m的正方形區域內,36個錨節點均勻分布,未知節點70個,分別用三邊測量法和三角形質心定位演算法進行模擬,模擬結果如圖3所示。由圖3可知,三角形質心演算法比三邊測量法,定位精度更高,當測距誤差變大時,用三角形質心演算法得出的平均定位誤差比用三邊測量法得出的小得多。
5 結 語
在此提出了將RSSI方法和三角形質心定位演算法相結合的方法,通過模擬實驗,將該演算法和三邊測量演算法相比較,證明了該演算法的優越性。下一步將研究在錨節點數量不同時的平均定位誤差。
『柒』 無線感測器網路
無線感測器網路(wirelesssensornetwork,WSN)是綜合了感測器技術、嵌入式計算機技術、分布式信息處理技術和無線通信技術,能夠協作地實時監測、感知和採集網路分布區域內的各種環境或監測對象的信息,並對這些數據進行處理,獲得詳盡而准確的信息。傳送到需要這些信息的用戶。它是由部署在監測區域內大量的廉價微型感測器節點組成,通過無線通信方式形成一個多跳的自組織的網路系統。感測器、感知對象和觀察者構成了感測器網路的三要素。
無線感測器網路作為當今信息領域新的研究熱點,涉及到許多學科交叉的研究領域,要解決的關鍵技術很多,比如:網路拓撲控制、網路協議、網路安全、時間同步、定位技術、數據融合、數據管理、無線通信技術等方面,同時還要考慮感測器的電源和節能等問題。
所謂部署問題,就是在一定的區域內,通過適當的策略布置感測器節點以滿足某種特定的需求。優化節點數目和節點分布形式,高效利用有限的感測器網路資源,最大程度地降低網路能耗,均是節點部署時應注意的問題。
目前的研究主要集中在網路的覆蓋問題、連通問題和能耗問題3個方面。
基於節點部署方式的覆蓋:1)確定性覆蓋2)自組織覆蓋
基於網格的覆蓋:1)方形網格2)菱形網格
被監測目標狀態的覆蓋:1)靜態目標覆蓋2)動態目標覆蓋
連通問題可描述為在感測器節點能量有限,感知、通信和計算能力受限的情況下,採用一定的策略(通常設計有效的演算法)在目標區域中部署感測器節點,使得網路中的各個活躍節點之間能夠通過一跳或多跳方式進行通信。連通問題涉及到節點通信距離和通信范圍的概念。連通問題分為兩類:純連通與路由連通。
覆蓋中的節能對於覆蓋問題,通常採用節點集輪換機制來調度節點的活躍/休眠時間。連通中的節能針對連通問題,也可採用節點集輪換機制與調整節點通信距離的方法。而文獻中涉及最多的主要是從節約網路能量和平衡節點剩餘能量的角度進行路由協議的研究。
『捌』 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。