① 碩士論文開題報告
隨著個人素質的提升,需要使用報告的情況越來越多,報告具有成文事後性的特點。寫起報告來就毫無頭緒?下面是我整理的碩士論文開題報告,僅供參考,歡迎大家閱讀。
課題名稱:基於信任管理的WSN安全數據融合演算法的研究
一、立論依據
課題來源、選題依據和背景情況、課題研究目的、理論意義和實際應用價值。
1、課題來源。
國家自然科學基金資助項目(60873199)。
2、選題依據。
無線感測器網路具有硬體資源(存儲能力、計算能力等)有限,電源容量有限,拓撲結構動態變化,節點眾多難於全面管理等特點,這些特點給理論研究人員和工程技術人員提出了大量具有挑戰性的研究課題,安全數據融合即為其一。雖然目前的研究已經取得了一些成果,但仍然不能滿足應用的需求。無線感測器網路是以數據為中心的網路,如何保證其數據融合的安全性還是一個有待解決的問題。基於此,提出了本課題的研究。
3、背景情況。
微電子技術、計算技術和無線通信等技術的進步,推動了低功耗多功能感測器的快速發展,使其在微小體積內能夠集成信息採集、數據處理和無線通信等多種功能。無線感測器網路就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的一個多跳的自組織的網路系統,其目的是協作地感知、採集和處理網路覆蓋區域中感知對象的信息,並發送給數據處理中心或基站。感測器網路被廣泛的應用於軍事、環境監測和預報、健康護理、智能家居、建築物狀態監控、復雜機械監控、城市交通,以及機場、大型工業園區的安全監測等領域。
感測器網路由大量感測器節點組成,收集的信息量大,存在冗餘數據。感測器節點的計算能力、存儲能力、通信能量以及攜帶的能量都十分有限,數據融合就是針對冗餘數據進行網內處理,減少數據傳輸量,是減少能耗地重要技術之一。感測器網路中,將路由技術與數據融合技術結合是一個重要的問題。數據融合可以減少數據量,減輕數據匯聚過程中的網路擁塞,協助路由協議延長網路的生存時間。因而可以數據為中心的路由技術中應用數據融合技術。在戰場等非可信環境或對可靠性要求非常高的環境中,數據融合也帶來了風險。例如,敵人可以俘獲節點獲取節點中的所有信息,從而完全控制節點的行為,偽造和篡改數據。傳統網路中的安全技術需要大量的存儲空間和計算量,不適合能量、計算能力、存儲空間都十分有限的感測器網路。因此必須設計適合感測器網路具有較強安全性的數據融合技術。
4、課題研究目的。
通過對無線感測器網路安全數據融合技術的研究,消除感測器中存在的、大量冗餘數據,有效節省感測器節點能量消耗,延遲節點和網路的工作壽命,在有節點被捕獲成為惡意節點情況下,及時檢測惡意節點,消除惡意節點發送的惡意數據對數據融合的不良影響,保障了感測器網路數據融合過程的可靠性,維護感測器網路的正常工作。
5、理論意義。
無線感測器網路安全技術的研究涵蓋了非常多的研究領域,安全數據融合技術是其中一個重要研究課題。本文把信任管理機制加入到感測器網路安全數據融合過程中,研究設計一種感測器節點信任值的計算方法,有效識別節點狀態,實現可靠的數據融合。
6、實際應用價值。
對於工作在敵方環境中的無線感測器網路,感測器節點容易被地方捕獲成為惡意節點,節點內存儲的密鑰等加密暴露,導致傳統的基於加密和認證的無線感測器網路安全措施失效,在這種情況下,本研究可以可以及時識別惡意節點,保證感測器網路數據融合的可靠性,有效減少網路負載,延長網路工作壽命。
二、文獻綜述
國內外研究現狀、發展動態;所閱文獻的查閱范圍及手段。
1、國內外研究現狀、發展動態。
感測器網路與眾不同的特點導致感測器網路與傳統網路有極大不同。感測器網路的安全數據匯聚是要解決加密傳輸和數據匯聚的協調問題,實現數據的安全處理和傳輸。傳統有線網路和無線網路的安全技術並不適用於感測器網路,這吸引了眾多研究人員研究適合感測器網路的安全技術,並且提出了許多適合感測器網路的安全技術。安全數據融合演算法是WSN安全性研究的重要方面,一直以來受到研究人員的重視,並取得了一定的研究成果。目前已有的研究成果如下:
(1)PerrigA等人提出了一種有效的WSN數據加密方法和廣播認證方法,為WSN安全性研究作出了基礎性工作。
(2)CAMH等人提出了一種基於模式碼的能量有效安全數據融合演算法,演算法用簇頭節點通過自定義的模式碼的選取來組織感測器節的發送冗餘數據實現數據融合,並且使用同態加密體重保證了數據在傳輸過程中的機密性。改方法對於每類數據類型需要保存和維護一個查找表,一旦查找表信息暴露,該安全方案將會失效。
(3)PrzydatekB等人提出的基於數據統計規律的數據融合演算法,演算法使用高效的`抽樣和迭代的證明來保證有多個惡意節點發送錯誤數據的情況下,保證基站能夠判定查詢結果的准確性。但是該方法對於每種聚集函數都需要一個復雜的演算法,為證明數據准確性,聚集節點需向基站發送大量參數,能量消耗太大。
(4)MahimkarA等人研究在WSN中使用橢圓曲線密碼實現數據加密和安全數據融合。但是在感測器節的十分有限的情況下,使用公鑰密碼體系使節點能量消耗更加迅速,縮短網路的壽命。
WSN的信任管理是在WSN管理的基礎上提出的,主要研究對節點進行信任值評估,藉助信任值增強WSN的安全性。傳統的基於密碼體系的安全機制,主要用來抵抗外部攻擊。假如節點被捕獲,節點存儲的密鑰信息將泄漏,使密碼體系失效。WSN信任管理作為密碼體系的補充可以有效的抵抗這種內部攻擊。將信任管理同WSN的安全構架相結合,可以全面提高WSN各項基礎支撐技術的安全性和可靠性。
近年來,WSN信任管理受到了越來越多的關注,取得了一定的研究成果。
(1)Ganeriwal等人提出的RFSN是一個較為完整的WSN信任管理系統,該模型使用直接信息和堅決信息來更新節點的信譽,節點根據得到的信譽信息來選擇是否和其他節點合作。可以建立僅由可信節點組成的網路環境。
(2)Garth等人中將信任管理用於簇頭選舉,採取冗餘策略和挑戰應答手段,盡可能的保證選舉出的簇頭節點為可信節點。
(3)Krasniewski提出了TIBFIT演算法將信任用於WSN容錯系統,把信任度作為一個參數融入到數據融合的過程中,提高對感知事件判斷的准確率,其提出的信任度計算方法比較的簡單。
無線感測器網路需要採取一定的措施來保證網路中數據傳輸的安全性。就目前的研究來看,對無線感測器網路安全數據融合技術和信任管理機制都取得了一些研究成果,但是如何使用信任管理機制保證安全的數據融合的研究並不多見,許多問題還有待於進一步深入研究。
2、所閱文獻的查閱范圍及手段。
充分利用校內圖書館資源、網路資源以及一些位於科技前沿的期刊學報。從對文獻的學習中掌握足夠的理論依據,獲得啟發以用於研究。
三、研究內容
1、研究構想與思路。
在本項目前期工作基礎上建立WSN三級簇結構模型,節點分為普通節點,數據融合節點(免疫節點),簇頭節點。在常規加密演算法的基礎上完成節點身份認證,通過消息認證碼或數字水印技術保證感測器節點傳送數據的真實性。上級節點保存下級節點的信任值,信任度的計算建立在傳送數據的統計分析之上。節點加入網路後先初始化為一定的信任值,每輪數據發送時,接收節點收集數據後,量化數據的分布規律,主要包括單個節點歷史數據分布規律和節點間數據差異的分析,確定數據分布模型(如正態分布、beta分布等),建立計算模型以確定節點間的信任值。信任值確定後,數據融合節點將普通節點按照不同的信任度進行分類,選取可信節點傳送的數據按查詢命令進行數據融合,將結果傳送到簇頭。簇頭同樣計算融合節點的信任度,保證數據融合節點的可靠性,計算最終數據查詢結果,使用Josang信任模型給出結果的評價。各數據融合節點之間保持通信,通過對比數據的一致性確保簇頭節點的可靠。
2、主要研究內容。
(1)設計有效的節點信任值計算方法,網路工作一段時間後,所有正常節點具有較高信任度,異常節點具有較低信任度,可初步判定為惡意節點。
(2)當融合節點或簇頭節點發生異常時能及時發現異常,並上報基站。
(3)過濾異常數據和惡意數據,盡量減少因節點被捕獲而對感知數據結果造成的影響。
(4)計算最終數據融合結果並且對最終數據融合結果做出評價來反映該結果的的可靠程度,供基站參考。
(5)進行演算法的能量分析。
3、擬解決的關鍵技術。
(1)建立WSN一個簇內數據傳送的三層簇結構模型,節點密集部署。
(2)模擬工作過程中節點被捕獲成為惡意節點,惡意節點可能發送和真實數據差別較大的數據,也能發送和真實數據差別不大但會影響融合結果的數據。
(3)計算並更新感測器節點的信任值,分析信任值的有效性。
(4)記錄各節點傳送數據值,並與實際值進行比較,分析融合數據的准確性。測試當有較多節點被捕獲時演算法的工作效果。
4、擬採取的研究方法。
查閱國內外大量有關無線感測器網路數據融合技術和信任管理技術方面的文獻,分析當前無線感測器網路安全領域的發展現狀與未來。借鑒在該領域已經取得的研究成果和經驗,系統而深入的研究在無線感測器網路數據融合中使用信任管理機制的主要問題。通過對已有的安全數據融合技術進行總結和分析,結合無線感測器網路自身的特點,設計出一種基於信任管理的無線感測器網路安全數據融合演算法。
5、技術路線。
本課題嘗試使用信任管理機制來保障在無線感測器網路中實現安全的數據融合,在現有的對無線感測器網路安全數據融合技術的研究基礎上,與信任管理技術相結合,期望能夠對感測器網路安全數據融合提出有效的解決方案。針對課題中的技術難點,通過查閱資料、向導師請教以及與項目組同學討論的形式來解決。
6、實施方案。
(1)在Windows平台下使用omnet++進行模擬實驗。
(2)建立無線感測器網路一個簇內數據傳送的三層結構模型,節點密集部署。
(3)模擬無線感測器網路受到攻擊時時的數據發送,根據數據統計規律計算和更新節點信任值。
(4)把節點按信任值分類,檢測識別惡意節點。
(5)根據節點信任值選擇有效數據完成數據融合。
7、可行性分析。
(1)理論知識積累:通過廣泛閱讀無線感測器網路數據融合技術方面的文獻形成了一定量的理論知識儲備,為課題的研究奠定基礎。
(2)技術積累:熟悉OMNeT++網路模擬軟體,具有一定的C++編程能力。
(3)技術合作:研究過程中遇到難以解決的問題時,可以向指導老師請教解決問題的基本思路。對項目相關課題有疑問時,可以向項目組同學請教。對實驗平台的建立及使用有疑問時,可以和項目組同學共同討論解決。
② 無線感測器有哪些應用實例
隨著物聯網無線感測器技術不斷提高,越來越得到廣泛應用,主要用於石油化工,電力,工業製造,醫葯,農業,養殖,市政等領域,不僅提高了工作效率,還降低了生產成本。這里,小編結合用戶實際需求盤點了聯網無線感測器技術的十大典型應用實例。
一、EMS能源數據無線監控
針對美的集團的一個總廠,下面有7個分廠(總裝一分廠、總裝二分廠、總裝三分廠、輕商分廠、注塑分廠、電子分廠、部裝分廠)的監控和信息分析。
1、實現對各分廠的各線體現場電能表、各種流量計量表(如壓縮空氣流量、石油氣流量、氧氣流量、氮氣流量等)的實時數據採集及監控
2、實現各分廠的各線體的用電量、用壓縮空氣量、用石油氣量、用氮氣量、用氧氣量等的計算、統計、分析
3、實現統計報表功能、實時數據和狀態顯示功能、歷史和實時曲線功能、遠程式控制制功能、管理功能、冗餘功能
4、要求系統具有良好的開放性,可以與其它信息系統等進行數據交換
二、地下管溝水位監測
為了確保上海迪斯尼樂園整個園區後期的安全運營,需要對供排水管道網路進行科學周到的監控管理。
1、一共有六個點需要監測地下管溝的水位。
2、當水位超標時,將信號上傳至電腦或手機上。
三、電廠管網壓力、流量、溫度無線監控
廣東羅定電廠管網壓力、流量、溫度無線監測主要監測管網的壓力、流量、溫度,以及閥門開度等等參數,並在需要時對閥門進行開、關操作。該系統由監控中心、通信網路、測控終端等組成。
各個管網監測點的數據採集終端可監視和採集溫度、壓力、流量等等參數,同時具備遠程式控制制功能,可進行管網閥門的開關調度及顯示。數據存入資料庫供控制中心及有關部門分析和決策取用,並能保存至少兩年以上,提高工作效率。
③ 無線感測器網路可廣泛應用於哪些領域
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。
④ 無線感測器,主要應用在哪些方面
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1.環境的監測和保護
隨著人們對於環境問題的關注程度越來越高,需要採集的環境數據也越來越多,無線感測器網路的出現為隨機性的研究數據獲取提供了便利,並且還可以避免傳統數據收集方式給環境帶來的侵入式破壞。比如,英特爾研究實驗室研究人員曾經將32個小型感測器連進互聯網,以讀出緬因州大鴨島上的氣候,用來評價一種海燕巢的條件。無線感測器網路還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移,研究環境變化對農作物的影響,監測海洋、大氣和土壤的成分等。此外,它也可以應用在精細農業中,來監測農作物中的害蟲、土壤的酸鹼度和施肥狀況等。
2.醫療護理無線感測器網路在醫療研究、護理領域也可以大展身手。羅徹斯特大學的科學家使用無線感測器創建了一個智能醫療房間,使用微塵來測量居住者的重要徵兆(血壓、脈搏和呼吸)、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。英特爾公司也推出了無線感測器網路的家庭護理技術。該技術是做為探討應對老齡化社會的技術項目(CAST)的一個環節開發的。該系統通過在鞋、傢具以家用電器等家中道具和設備中嵌入半導體感測器,幫助老齡人士、阿爾茨海默氏病患者以及殘障人士的家庭生活。利用無線通信將各感測器聯網可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理。而且還可以減輕護理人員的負擔。英特爾主管預防性健康保險研究的董事EricDishman稱,在開發家庭用護理技術方面,無線感測器網路是非常有前途的領域。
3.軍事領域由於無線感測器網路具有密集型、隨機分布的特點,使其非常適合應用於惡劣的戰場環境中,使其非常適合應用於惡劣的戰場環境中,包括偵察敵情、監控兵力、裝備和物資,判斷生物化學攻擊等多方面用途。美國國防部遠景計劃研究局已投資幾千萬美元,幫助大學進行智能塵埃感測器技術的研發。哈伯研究公司總裁阿爾門丁格預測:智能塵埃式感測器及有關的技術銷售將從2004年的1000萬美元增加到2010年的幾十億美元。
4.其他用途
無線感測器網路還被應用於其他一些領域。比如一些危險的工業環境如井礦、核電廠等,工作人員可以通過它來實施安全監測。也可以用在交通領域作為車輛監控的有力工具。此外和還可以在工業自動化生產線等諸多領域,英特爾正在對工廠中的一個無線網路進行測試,該網路由40台機器上的210個感測器組成,這樣組成的監控系統將可以大大改善工廠的運作條件。它可以大幅降低檢查設備的成本,同時由於可以提前發現問題,因此將能夠縮短停機時間,提高效率,並延長設備的使用時間。盡管無線感測器技術目前仍處於初步應用階段,但已經展示出了非凡的應用價值,相信隨著相關技術的發展和推進,一定會得到更大的應用。
⑤ 簡述無線感測網發展歷史的階段劃分和各階段的技術特點
無線感測器
無線感測器的組成模塊封裝在一個外殼內,在工作時它將由電池或振動發電機提供電源,構成無線感測器網路節點。它可以採集設備的數字信號通過無線感測器網路傳輸到監控中心的無線網關,直接送入計算機,進行分析處理。如果需要,無線感測器也可以實時傳輸採集的整個時間歷程信號。
發展歷程
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器網路雛形,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,並通過與感測控制器的相聯,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CONTROLENGINEERING China版權所有,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,具有非常廣泛的應用前景,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。發達國家如美國,非常重視無線感測器網路的發展CONTROLENGINEERING China版權所有,IEEE正在努力推進無線感測器網路的應用和發展,波士頓大學(BostonUnversity)還於最近創辦了感測器網路協會(Sensor Network Consortium),期望能促進感測器聯網技術開發。除了波士頓大學,該協會還包括BP、霍尼韋爾(Honeywell)、Inetco Systems、Invensys、L-3Communications、Millennial Net、Radianse、Sensicast Systems及Textron Systems。美國的《技術評論》雜志在論述未來新興十大技術時,更是將無線感測器網路列為第一項未來新興技術,《商業周刊》預測的未來四大新技術中,無線感測器網路也列入其中。可以預計,無線感測器網路的廣泛是一種必然趨勢,它的出現將會給人類社會帶來極大的變革。
應用現狀
雖然無線感測器網路的大規模商業應用CONTROLENGINEERING China版權所有,由於技術等方面的制約還有待時日,但是最近幾年,隨著計算成本的下降以及微處理器體積越來越小,已經為數不少的無線感測器網路開始投入使用。目前無線感測器網路的應用主要集中在以下領域:
1 環境的監測和保護
隨著人們對於環境問題的關注程度越來越高,需要採集的環境數據也越來越多,無線感測器網路的出現為隨機性的研究數據獲取提供了便利,並且還可以避免傳統數據收集方式給環境帶來的侵入式破壞。比如,英特爾研究實驗室研究人員曾經將32個小型感測器連進互聯網,以讀出緬因州"大鴨島"上的氣候,用來評價一種海燕巢的條件。無線感測器網路還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移,研究環境變化對農作物的影響,監測海洋、大氣和土壤的成分等。此外,它也可以應用在精細農業中控制工程網版權所有,來監測農作物中的害蟲、土壤的酸鹼度和施肥狀況等。
⑥ 感測器應用領域有哪些
感測器應用領域有哪些? 感測器的應用領域涉及機械製造、工業過程式控制制、汽車電子產品、通信電子產品、消費電子產品和專用設備等。 ① 專用設備 專用設備主要包括醫療、環保、氣象等領域應用的專業電子設備。目前醫療領域是感測器銷售量巨大、利潤可觀的新興市場,該領域要求感測器件向小型化、低成本和高可靠性方向發展。 ② 工業自動化 工業領域應用的感測器,如工藝控制、工業機械以及傳統的;各種測量工藝變數(如溫度、液位、壓力、流量等)的;測量電子特性(電流、電壓等)和物理量(運動、速度、負載以及強度)的,以及傳統的接近/定位感測器發展迅速。 ③ 通信電子產品 手機產量的大幅增長及手機新功能的不斷增加給感測器市場帶來機遇與挑戰,彩屏手機和攝像手機市場份額不斷上升增加了感測器在該領域的應用比例。此外,應用於集團電話和無繩電話的超聲波感測器、用於磁存儲介質的磁場感測器等都將出現強勢增長。 ⑤ 汽車工業 現代高級轎車的電子化控制系統水平的關鍵就在於採用壓力感測器的數量和水平,目前一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百隻感測器,而豪華轎車上的感測器數量可多達二百餘只,種類通常達30餘種,多則達百種。
⑦ 什麼是無線感測器網路
無線感測器的無線傳輸功能,常見的無線傳輸網路有RFID、ZigBee、紅外、藍牙、GPRS、4G、2G、Wi-Fi、NB-IoT。
與傳統有線網路相比,無線感測器網路技術具有很明顯的優勢特點,主要的要求有: 低能耗、低成本、通用性、網路拓撲、安全、實時性、以數據為中心等。
⑧ 物聯網的主要技術有哪些
物聯網技術涵蓋感知層、網路層、平台層和應用層四個部分。
感知層的主要功能就是採集物理世界的數據,其是人類世界跟物理世界進行交流的關鍵橋梁。比如在智能喝水領域會採用一種流量感測器,只要用戶喝水,流量感測器就會立即採集到本次的喝水量是多少,再比如小區的門禁卡,先將用戶信息錄入中央處理系統,然後用戶每次進門的時候直接刷卡就行。(了解更多智慧人臉識別解決方案,歡迎咨詢 漢瑪智慧)
網路層主要功能就是傳輸信息,將感知層獲得的數據傳送至指定目的地。物聯網中的「網」字其實包含了2個部分:接入網路、互聯網。以前的互聯網只是打通了人與人之間的信息交互,但是沒有打通人與物或物與物之間的交互,因為物本身不具有聯網能力。後來發展出將物連接入網的技術,我們稱其為設備接入網,通過這一網路可以將物與互聯網打通,實現人與物和物與物之間的信息交互,大大增加了信息互通的邊界,更有利於通過大數據、雲計算、AI智能等先進技術的應用來增加物理和人類世界的豐富度。
平台層可為設備提供安全可靠的連接通信能力,向下連接海量設備,支撐數據上報至雲端,向上提供雲端API,服務端通過調用雲端API將指令下發至設備端,實現遠程式控制制。物聯網平台主要包含設備接入、設備管理、安全管理、消息通信、監控運維以及數據應用等。
應用層是物聯網的最終目的,其主要是將設備端收集來的數據進行處理,從而給不同的行業提供智能服務。目前物聯網涉及的行業眾多,比如電力、物流、環保、農業、工業、城市管理、家居生活等,但本質上採用的物聯網服務類型主要包括物流監控、污染監控、智能交通、智能家居、手機錢包、高速公路不停車收費、遠程抄表、智能檢索等。
⑨ 無線感測器網路的特點與應用
無線感測器網路的特點與應用
無線感測器網路簡稱WSN,它綜合了現代無線網路通信技術、感測器技術、計算機技術等,其應用十分廣泛。下面是我為大家搜索整理的關於無線感測器網路的特點與應用,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!
無線感測器網路是一種新型的感測器網路,其主要是由大量的感測器節點組成,利用無線網路組成一個自動配置的網路系統,並將感知和收集到的信息發給管理部門。目前無線感測器網路在軍事、生態環境、醫療和家居方面都有一定應用,未來無線感測器網路的發展前景將是不可估量的。
一、無線感測器網路的特點
(一)節點數量多
在監測區通常都會安置許多感測器節點,並通過分布式處理信息,這樣就能夠提高監測的准確性,有效獲取更加精確的信息,並降低對節點感測器的精度要求。此外,由於節點數量多,因此存在許多冗餘節點,這樣就能使系統的容錯能力較強,並且節點數量多還能夠覆蓋到更廣闊的監測區域,有效減少監測盲區。
(二)動態拓撲
無線感測器網路屬於動態網路,其節點並非固定的。當某個節電出現故障或是耗盡電池後,將會退出網路,此外,還可能由於需要而被轉移添加到其他的網路當中。
(三)自組織網路
無線感測器的節點位置並不能進行精確預先設定。節點之間的相互位置也無法預知,例如通過使用飛機播散節點或隨意放置在無人或危險的區域內。在這種情況下,就要求感測器節點自身能夠具有一定的組織能力,能夠自動進行相關管理和配置。
(四)多跳路由
無線感測網路中,節點之間的距離通常都在幾十到幾百米,因此節點只能與其相鄰的節點進行直接通信。如果需要與范圍外的節點進行通信,就需要經過中間節點進行路由。無線感測網路中的多跳路由並不是專門的路由設備,所有傳輸工作都是由普通的節點完成的。
(五)以數據為中心
無線感測網路中的節點均利用編號標識。由於節點是隨機分布的,因此節點的編號和位置之間並沒有聯系。用戶在查詢事件時,只需要將事件報告給網路,並不需要告知節點編號。因此這是一種以數據為中心進行查詢、傳輸的方式。
(六)電源能力局限性
通常都是用電池對節點進行供電,而每個節點的能源都是有限的,因此一旦電池的能量消耗完,就是造成節點無法再進行正常工作。
二、無線感測器網路的應用
(一)環境監測應用
無線感測器可以用於進行氣象研究、檢測洪水和火災等,在生態環境監測中具有明顯優勢。隨著我國市場經濟的不斷發展,生態環境污染問題也越來越嚴重。我國是一個幅員遼闊、資源豐富的農業大國,因此在進行農業生產時利用無線感測器進行對生產環境變化進行監測能夠為農業生產帶來許多好處,這對我國市場經濟的不斷發展有著重要意義。
(二)醫療護理應用
無線感測器網路通過使用互聯網路將收集到的信息傳送到接受埠,例如一些病人身上會有一些用於監測心率、血壓等的感測器節點,這樣醫生就可以隨時了解病人的`病情,一旦病人出現問題就能夠及時進行臨時處理和救治。在醫療領域內感測器已經有了一些成功案例,例如芬蘭的技術人員設計出了一種可以穿在身上的無線感測器系統,還有SSIM(Smart Sensors and Integrated Microsystems)等。
(三)智能家居建築應用
文物保護單位的一個重要工作就是要對具有意義的古老建築實行保護措施。利用無線感測器網路的節點對古老建築內的溫度是、濕度、關照等進行監測,這樣就能夠對建築物進行長期有效的監控。對於一些珍貴文物的保存,對保護地的位置、溫度和濕度等提前進行檢測,可以提高展覽品或文物的保存品質。例如,英國一個博物館基於無線感測器網路設計了一個警報系統,利用放在溫度底部的節點檢測燈光、振動等信息,以此來保障文物的安全[5]。
目前我國基礎建設處在高速發展期,建設單位對各種建設工程的安全施工監測越來越關注。利用無線感測器網路使建築能夠檢測到自身狀況並將檢測數據發送給管理部門,這樣管理部門就能夠及時掌握建築狀況並根據優先等級來處理建築修復工作。
另外,在傢具或家電匯中設置無線感測器節點,利用無線網路與互聯網路,將家居環境打造成一個更加舒適方便的空間,為人們提供更加人性化和智能化的生活環境。通過實時監測屋內溫度、濕度、光照等,對房間內的細微變化進行監測和感知,進而對空調、門窗等進行智能控制,這樣就能夠為人們提供一個更加舒適的生活環境。
(四)軍事應用
無線感測器網路具有低能耗、小體積、高抗毀等特性,且其具有高隱蔽性和高度的自組織能力,這為軍事偵察提供有效手段。美國在20世紀90年代就開始在軍事研究中應用無線感測器網路。無線感測器網路在惡劣的戰場內能夠實時監控區域內敵軍的裝備,並對戰場上的狀況進行監控,對攻擊目標進行定位並能夠檢測生化武器。
目前無線感測器網路在全球許多國家的軍事、研究、工業部門都得到了廣泛的關注,尤其受到美國國防部和軍事部門的重視,美國基於C4ISR又提出了C4KISR的計劃,對戰場情報的感知和信息綜合能力又提出新的要求,並開設了如NSOF系統等的一系列軍事無線感測器網路研究。
總之,隨著無線感測器網路的研究不斷深入和擴展,人們對無線感測器的認識也越來越清晰,然而目前無線感測器網路的在技術上還存在一定問題需要解決,例如存儲能力、傳輸能力、覆蓋率等。盡管無線感測器網路還有許多技術問題待解決使得現在無法廣泛推廣和運用,但相信其未來發展前景不可估量。
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