無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1、2005年7月系統(tǒng)仿真技術(shù)Jul.2005第1卷第2期SystemSimulationTechnologyVol.1No.2中圖分類(lèi)號(hào)：TN92文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)陳雄，杜以書(shū)，唐國(guó)新(復(fù)旦大學(xué)電子工程系智能控制研究室，上海，200433)摘要：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)將傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，具有信息采集、傳輸、處理的能力。傳感器網(wǎng)絡(luò)最初是由于軍事的需要而發(fā)展起來(lái)的，隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐步發(fā)展，

2、它的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，現(xiàn)在已從軍事防御普及到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。本文以綜述的方式介紹了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)介紹了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的原理，給出了一些典型的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)；傳感器節(jié)點(diǎn)；發(fā)展趨勢(shì)TheSituationFutureDevelopmentofWirelessSenswkCHENXiong，DUYishu，TANGGuoxin(InstituteofIntelligentControl

3、FudanUniversityShanghai200433)Abstract:Wirelesssenswkcombinessenstechnologycommunicationtechnologycomputertechnologytogether.Ithastheabilityofcollectingtransferringprocessinginfmation.Senswktechnologywasfirstusedinmilita

4、rysystems.Butnowithasbeenusedinalmostallofthefieldswiththedevelopingofsenswktechnology.Inthispaperwefirstdescribethehistyofwirelesssenswkthengiveadeionofthesituationofdevelopment.Intheendwegiveafecastofthefuturedevelopme

5、nt.Wealsointroducetheprincipiumofwirelesssenswkgivesometypicalapplications.Keywds:wirelesssenswksensnodefuturedevelopment1引言現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，它們分別完成對(duì)信息的采集、傳輸和處理。傳感器網(wǎng)絡(luò)將三種技術(shù)結(jié)合在一起，從而實(shí)現(xiàn)信息的采集、傳輸和處理的真正統(tǒng)一。傳感器網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是21

6、世紀(jì)最重要的技術(shù)之一[1]，它將會(huì)對(duì)人類(lèi)未來(lái)的生活方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。在2003年2月份美國(guó)《技術(shù)評(píng)論》（TechnologyReview）雜志評(píng)出的對(duì)人類(lèi)未來(lái)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的十大新興技術(shù)中，傳感器網(wǎng)絡(luò)名列第一。1998年，美國(guó)在先進(jìn)國(guó)防研究項(xiàng)目局(DARPA)的一個(gè)研究項(xiàng)目中第一次提出無(wú)線(xiàn)自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念[2]。近年來(lái)，隨著無(wú)線(xiàn)通信、微處理器、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）等技術(shù)的發(fā)展，傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步走向成熟，其應(yīng)用也越來(lái)越廣。目前

7、，國(guó)內(nèi)也有許多關(guān)于傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的研究成果，但總體上來(lái)講還只是處于起步階段。傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展對(duì)整個(gè)國(guó)家的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)具有重大的戰(zhàn)略意義。陳雄，杜以書(shū)，唐國(guó)新：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)693.1軍事防御z軍事傳感器網(wǎng)絡(luò)探測(cè)和獲取敵軍情報(bào)。由于戰(zhàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，如果靠人去收集敵方情報(bào)是很危險(xiǎn)的，而通過(guò)將傳感器網(wǎng)絡(luò)放置在敵軍陣地卻可以安全地獲得精確的信息，同時(shí)也不容易被敵軍察覺(jué)。z在士兵、裝備及軍火上加裝傳感器以供識(shí)別，分清敵我，防止

8、誤打。z監(jiān)控戰(zhàn)場(chǎng)上的狀態(tài)。通過(guò)飛機(jī)空投等方式將大量廉價(jià)微型的傳感器節(jié)點(diǎn)散布在預(yù)定區(qū)域，通過(guò)這些傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周?chē)h(huán)境的變化，并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)通過(guò)衛(wèi)星信道等方式發(fā)回基地，這樣就可以實(shí)時(shí)地監(jiān)控戰(zhàn)場(chǎng)上的狀態(tài)。z跟蹤射擊對(duì)象的位置。通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)射擊對(duì)象的跟蹤、定位，實(shí)現(xiàn)精確制導(dǎo)。z探測(cè)及判定化學(xué)、生物、放射、核子等物質(zhì)和攻擊。利用傳感器網(wǎng)絡(luò)及時(shí)、準(zhǔn)確地判斷是否有生化武器及核武器的攻擊，確定生化源、爆炸中心的位置，為軍隊(duì)提供反應(yīng)時(shí)間，從而

9、最大可能地減小傷亡。3.2環(huán)境監(jiān)測(cè)目前的環(huán)境狀況逐漸惡化，已引起人們廣泛的關(guān)注。加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的研究，防止進(jìn)一步的惡化，具有重大的意義。環(huán)境監(jiān)測(cè)主要包括以下幾個(gè)方面：z監(jiān)測(cè)平原、森林、海洋等的環(huán)境變化；z提供遭受化學(xué)污染的位置并檢定出化學(xué)污染的種類(lèi)，避免工作人員冒險(xiǎn)進(jìn)入受污染區(qū)域；z災(zāi)害判定；z監(jiān)測(cè)空氣污染、水污染及土壤污染；z生態(tài)上的監(jiān)控，例如生物棲息地與覓食習(xí)慣。圖2環(huán)境監(jiān)測(cè)3.3醫(yī)療衛(wèi)生z佩戴在病人身上，對(duì)血壓、心率等各項(xiàng)健康指標(biāo)進(jìn)行

10、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；z作為隔離病房的監(jiān)控設(shè)備，減少醫(yī)生護(hù)士進(jìn)病房的次數(shù)。3.4反恐抗災(zāi)美國(guó)911事件的發(fā)生，使反恐成為各國(guó)普遍關(guān)注的問(wèn)題。反恐問(wèn)題主要是要及時(shí)的收集信息，加強(qiáng)對(duì)周?chē)h(huán)境的監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)有效地應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，將傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于反恐問(wèn)題，可以有效地放置恐怖襲擊事件的發(fā)生。另外還有在工業(yè)制造、交通控制、空間探索、能源、食品安全等領(lǐng)域中的應(yīng)用，在此不一一贅述。4研究現(xiàn)狀由于傳感器網(wǎng)絡(luò)的巨大應(yīng)用價(jià)值它已經(jīng)引起了世界許多國(guó)家的軍事部門(mén)、工業(yè)

11、界和學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注。美國(guó)國(guó)防部和各軍事部門(mén)都對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)給予了高度重視，在C4ISR的基礎(chǔ)上提出了C4KISR計(jì)劃[4]，強(qiáng)調(diào)戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)的感知能力、信息的綜合能力和信息的利用能力，把傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)重要研究領(lǐng)域，設(shè)立了一系列的軍事傳感器網(wǎng)絡(luò)研究項(xiàng)目。美國(guó)英特爾公司、美國(guó)微軟公司等信息工業(yè)界巨頭也開(kāi)始了傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的工作，紛紛設(shè)立或啟動(dòng)相應(yīng)的行動(dòng)計(jì)劃。日本、英國(guó)、意大利、巴西等國(guó)家也對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出了極大的興趣，紛紛展開(kāi)了該領(lǐng)域的研