無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀研究

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

引言
近年來，由于微電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)和無線通信技術(shù)的進(jìn)步，使得大量低功耗、多功能、低成本的無線傳感器問世，由多個(gè)傳感器共同構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)吸引了大量學(xué)者的興趣。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)就是在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)布置大量具有信息采集、數(shù)據(jù)處理及無線通信能力的節(jié)點(diǎn)，整體形成一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，共同完成某些功能，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療等領(lǐng)域的科學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)通常配備一個(gè)或多個(gè)不同類型的傳感器，用于完成不同物理數(shù)據(jù)的采集。同時(shí)節(jié)點(diǎn)上還配置有微處理器、存儲(chǔ)器、電源、射頻收發(fā)器和執(zhí)行器等。與傳統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)不同，WSN體積小，價(jià)格便宜，因而節(jié)點(diǎn)的能量(如存儲(chǔ)空間、計(jì)算能力、通信帶寬、通信范圍等)相對(duì)較弱。此外，WSN節(jié)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(qū)域，不能提供電池補(bǔ)給或更換，因而電源也是約束傳感器節(jié)點(diǎn)的一個(gè)重要因素。節(jié)點(diǎn)通常由無線通信設(shè)備通過多跳的方式將數(shù)據(jù)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(biāo)是滿足上述約束條件的同時(shí)完成指定任務(wù)。引入新的設(shè)計(jì)理念，開發(fā)或改進(jìn)現(xiàn)有的協(xié)議，開創(chuàng)新的應(yīng)用領(lǐng)域，開發(fā)新的算法，都成為WSN研究熱點(diǎn)。本文總結(jié)了近年來WSN關(guān)鍵支持技術(shù)新的協(xié)議、算法以及應(yīng)用。

1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由許多不同類型的節(jié)點(diǎn)(如地震、低采樣率電磁傳感器、溫度、視覺、紅外聲音和雷達(dá)等)構(gòu)成。WSN的應(yīng)用如圖1所示，可以分為監(jiān)測(cè)和追蹤兩類。監(jiān)測(cè)應(yīng)用包括室外室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)、健康狀況監(jiān)測(cè)、庫存監(jiān)測(cè)、工廠生產(chǎn)過程自動(dòng)化、自然環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面。跟蹤的應(yīng)用有目標(biāo)跟蹤、動(dòng)物跟蹤、汽車跟蹤、人的跟蹤等。

1．1 公共衛(wèi)生
WSN可用于殘疾人監(jiān)測(cè)、病人監(jiān)測(cè)、診斷、醫(yī)院藥品管理系統(tǒng)。C．R．Badker等人指出，在公共衛(wèi)生醫(yī)療監(jiān)測(cè)中應(yīng)用WSN能提高現(xiàn)有衛(wèi)生和病人監(jiān)測(cè)狀況。文中提出了4種應(yīng)用原型：嬰兒監(jiān)測(cè)、提醒聾人、血壓監(jiān)測(cè)與追蹤、消防員身體特征信號(hào)監(jiān)測(cè)。這些原型采用了SHIMME和T-mote節(jié)點(diǎn)。