無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)簡(jiǎn)介

    無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )技術(shù)是典型的具有交叉學(xué)科性質(zhì)的軍民兩用戰略高技術(shù)，可以廣泛應用于GF軍事、國家安全、環(huán)境科學(xué)、交通管理、災害預測、醫療衛生、制造業(yè)、城市信息化建設等領(lǐng)域。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )（WSNs）是由許許多多功能相同或不同的無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)組成，每一個(gè)傳感器節點(diǎn)由數據采集模塊（傳感器、A/D轉換器）、數據處理和控制模塊（微處理器、存儲器）、通信模塊（無(wú)線(xiàn)收發(fā)器）和供電模塊（電池、DC/AC能量轉換器）等組成。近期微電子機械加工（MEMS）技術(shù)的發(fā)展為傳感器的微型化提供了可能，微處理技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了傳感器的智能化，通過(guò)MEMS技術(shù)和射頻（RF）通信技術(shù)的融合促進(jìn)了無(wú)線(xiàn)傳感器及其網(wǎng)絡(luò )的誕生。傳統的傳感器正逐步實(shí)現微型化、智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò )化，正經(jīng)歷著(zhù)一個(gè)從傳統傳感器（Dumb Sensor）→智能傳感器（Smart Sensor）→嵌入式Web傳感器（Embedded Web Sensor）的內涵不斷豐富的發(fā)展過(guò)程。
     國際上比較有代表性和影響力的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )實(shí)用和研發(fā)項目有遙控戰場(chǎng)傳感器系統（Remote Battlefield Sensor System，簡(jiǎn)稱(chēng)REMBASS --倫巴斯）、網(wǎng)絡(luò )中心戰（NCW）及靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò )（SSW））、智能塵（smart dust）、Intel?Mote、Smart-Its項目、SensIT、SeaWeb、行為習性監控（Habitat Monitoring）項目、英國國家網(wǎng)格等。尤其是今年最新試制成功的低成本美軍“狼群”地面無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )標志著(zhù)電子戰領(lǐng)域技戰術(shù)的最新突破。俄亥俄州正在開(kāi)發(fā)“沙地直線(xiàn)”（A Line intheSand）無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )系統。這個(gè)系統能夠散射電子絆網(wǎng)（tripwires）到任何地方，以偵測運動(dòng)的高金屬含量目標。民用方面，美日等發(fā)達國家在對該技術(shù)不斷研發(fā)的基礎上在多領(lǐng)域進(jìn)行了應用。 
    英特爾與加利福尼亞州大學(xué)伯克利分校正領(lǐng)導著(zhù)微塵技術(shù)的研究工作。他們成功創(chuàng )建了瓶蓋大小的全功能傳感器，可以執行計算、檢測與通信等功能。2002年，英特爾研究實(shí)驗室研究人員將處方藥瓶大小的32個(gè)傳感器連進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)，以讀出緬因州“大鴨島”上的氣候，評價(jià)一種海燕巢的條件。而2003年第二季度，他們換用150個(gè)安有D型微型電池的第二代傳感器，來(lái)評估這些鳥(niǎo)巢的條件。他們的目的是讓世界各國研究人員實(shí)現無(wú)入侵式及無(wú)破壞式的、對敏感野生動(dòng)物及其棲居地的監測。該公司開(kāi)發(fā)出了用于家庭護理的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )系統。根據演示，試制系統通過(guò)在鞋、家具，以及家用電器中嵌入半導體傳感器，幫助老年人、阿爾茨海默氏病患者，以及殘障人士的家庭生活。該系統利用無(wú)線(xiàn)通信將各傳感器聯(lián)網(wǎng)，可高效傳遞必要的信息，從而方便病人接受護理，還可以減輕護理人員的負擔。該無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )系統是英特爾公司在阿爾茨海默氏病患者家庭的合作下，歷時(shí)一年研究完成的，2004年下半年開(kāi)始試用。
    日立制作所與YRP泛在網(wǎng)絡(luò )化研究所2004年11月24日宣布開(kāi)發(fā)出了全球體積最小的傳感器網(wǎng)絡(luò )終端。該終端為安裝電池的有源無(wú)線(xiàn)終端，可以搭載溫度、亮度、紅外線(xiàn)、加速度等各種傳感器。設想應用于大樓與家庭的無(wú)線(xiàn)傳感器以及安全管理方面。
    三菱電機日前開(kāi)發(fā)成功了一種設想用于傳感器網(wǎng)絡(luò )的小型低耗電無(wú)線(xiàn)模塊。能夠使用特定小功率無(wú)線(xiàn)構筑對等（Ad-hoc）網(wǎng)絡(luò )。目標是取代目前利用專(zhuān)線(xiàn)構筑的家用安全網(wǎng)絡(luò )，計劃2005年～2006年達到實(shí)用水平。具體而言，與紅外線(xiàn)傳感器配合，檢測是否有人、與加速度傳感器配合，檢測窗玻璃和家具的振動(dòng)、與磁傳感器配合，檢測門(mén)的開(kāi)關(guān)，等等。
    在舊金山，200個(gè)聯(lián)網(wǎng)微塵已被部署在金門(mén)大橋。這些微塵用于確定大橋從一邊到另一邊的擺動(dòng)距離—可以精確到在強風(fēng)中為幾英尺。當微塵檢測出移動(dòng)距離時(shí)，它將把該信息通過(guò)微型計算機網(wǎng)絡(luò )傳遞出去。信息最后到達一臺更強大的計算機進(jìn)行數據分析。任何與當前天氣情況不吻合的異常讀數都可能預示著(zhù)大橋存在隱患。
    我國現代意義的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)及其應用研究幾乎與發(fā)達國家同步啟動(dòng)，1999年首次正式出現于中國科學(xué)院《知識創(chuàng )新工程試點(diǎn)領(lǐng)域方向研究》的信息與自動(dòng)化領(lǐng)域研究報告中，作為該領(lǐng)域提出的五個(gè)重大項目之一。隨著(zhù)知識創(chuàng )新工程試點(diǎn)工作的深入，2001年中科院依托上海微系統所成立微系統研究與發(fā)展中心，引領(lǐng)院內的相關(guān)工作，并通過(guò)該中心在無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的方向上陸續部署了若干重大研究項目和方向性項目，參加單位包括上海微系統所、聲學(xué)所、微電子所、半導體所、電子所、軟件所、中科大等十余個(gè)校所，初步建立傳感網(wǎng)絡(luò )系統研究平臺，在無(wú)線(xiàn)智能傳感網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)、微型傳感器、傳感器節點(diǎn)、簇點(diǎn)和應用系統等方面取得很大的進(jìn)展，2004年9月相關(guān)成果在北京進(jìn)行了大規模外場(chǎng)演示，部分成果已在實(shí)際工程系統中使用。國內的許多高校也掀起了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的研究熱潮。清華大學(xué)、中國科技大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、天津大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)、北京郵電大學(xué)、東北大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、西南交通大學(xué)、沈陽(yáng)理工大學(xué)和上海交通大學(xué)等單位紛紛開(kāi)展了有關(guān)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )方面的基礎研究工作。一些企業(yè)如中興通訊公司等單位也加入無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )研究的行列。
    傳感網(wǎng)在民用方面，涉及城市公共安全、公共衛生、安全生產(chǎn)、智能交通、智能家居、環(huán)境監控等領(lǐng)域。國內從事傳感網(wǎng)應用的大企業(yè)目前為數不多，小企業(yè)呈現蓬勃發(fā)展的勢頭。北京鼎天軟件有限公司，主要從事城市公共安全應急指揮系統建設，已經(jīng)承擔揚州電子政務(wù)和揚州應急指揮系統。上海電器科學(xué)研究院主要從事智能交通方面的工程，已經(jīng)承擔上海市內、外環(huán)智能交通工程。嘉興中科無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)科技有限公司在數字航道、城市應急系統、機場(chǎng)監控等方面有較好的技術(shù)背景，相關(guān)項目工程正在進(jìn)行中。沈陽(yáng)東軟、北大青鳥(niǎo)、億陽(yáng)信通等企業(yè)也傳感網(wǎng)應用方面有所涉足，目前主要在電子政務(wù)方面，正在向公共安全應急指揮系統進(jìn)發(fā)。