無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )發(fā)展現狀研究

摘要：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )有著(zhù)廣泛的實(shí)際應用。近年來(lái)出現的體積小、價(jià)格便宜并帶有智能處理能力的傳感器節點(diǎn)，使得可以用大量的傳感器節點(diǎn)構建無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )，完成指定的任務(wù)。本文首先介紹了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )近年來(lái)在各個(gè)領(lǐng)域的應用以及取得的成果，回顧了有關(guān)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )幾項關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現狀，同時(shí)展望了關(guān)鍵技術(shù)的幾個(gè)未來(lái)發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )；定位；覆蓋；時(shí)間同步；網(wǎng)絡(luò )安全

引言
近年來(lái)，由于微電子技術(shù)、計算技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的進(jìn)步，使得大量低功耗、多功能、低成本的無(wú)線(xiàn)傳感器問(wèn)世，由多個(gè)傳感器共同構成的網(wǎng)絡(luò )系統吸引了大量學(xué)者的興趣。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(WSN)就是在監測區域內布置大量具有信息采集、數據處理及無(wú)線(xiàn)通信能力的節點(diǎn)，整體形成一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò )系統，共同完成某些功能，在環(huán)境監測、交通運輸、醫療等領(lǐng)域的科學(xué)研究中得到廣泛應用。
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的傳感器節點(diǎn)通常配備一個(gè)或多個(gè)不同類(lèi)型的傳感器，用于完成不同物理數據的采集。同時(shí)節點(diǎn)上還配置有微處理器、存儲器、電源、射頻收發(fā)器和執行器等。與傳統的傳感器網(wǎng)絡(luò )不同，WSN體積小，價(jià)格便宜，因而節點(diǎn)的能量(如存儲空間、計算能力、通信帶寬、通信范圍等)相對較弱。此外，WSN節點(diǎn)常常由電池供電，并且常常工作于惡劣的環(huán)境甚至是敵方區域，不能提供電池補給或更換，因而電源也是約束傳感器節點(diǎn)的一個(gè)重要因素。節點(diǎn)通常由無(wú)線(xiàn)通信設備通過(guò)多跳的方式將數據發(fā)送到基站，再由基站傳送到指揮中心。
WSN領(lǐng)域的研究目標是滿(mǎn)足上述約束條件的同時(shí)完成指定任務(wù)。引入新的設計理念，開(kāi)發(fā)或改進(jìn)現有的協(xié)議，開(kāi)創(chuàng )新的應用領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)新的算法，都成為WSN研究熱點(diǎn)。本文總結了近年來(lái)WSN關(guān)鍵支持技術(shù)新的協(xié)議、算法以及應用。

1 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的應用
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )由許多不同類(lèi)型的節點(diǎn)(如地震、低采樣率電磁傳感器、溫度、視覺(jué)、紅外聲音和雷達等)構成。WSN的應用如圖1所示，可以分為監測和追蹤兩類(lèi)。監測應用包括室外室內環(huán)境監測、健康狀況監測、庫存監測、工廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、自然環(huán)境監測等方面。跟蹤的應用有目標跟蹤、動(dòng)物跟蹤、汽車(chē)跟蹤、人的跟蹤等。

1．1 公共衛生
WSN可用于殘疾人監測、病人監測、診斷、醫院藥品管理系統。C．R．Badker等人指出，在公共衛生醫療監測中應用WSN能提高現有衛生和病人監測狀況。文中提出了4種應用原型：嬰兒監測、提醒聾人、血壓監測與追蹤、消防員身體特征信號監測。這些原型采用了SHIMME和T-mote節點(diǎn)。