無線感測器網路國際影響力

『壹』 無線感測網路的發展

這個問題的范圍有點大。
簡而言之，無線感測器網路（wireless sensor network，wsn）作為物聯網（internet of thing,IOT）的重要組成部分，目前在智能家居、精準農業、林業監測、軍事、智能建築、智能交通等領域都在逐漸展開應用。能被感測器sensor感知的物理參量（溫度、濕度、震動、加速度、二氧化碳濃度...），包括video、image、audio等多媒體數據，通過wsn節點的自組網，遠程採集、傳輸至監控端。

目前制約wsn普及的因素主要有：能耗（通常wsn節點較小，2節電池供電）、傳輸范圍（射頻晶元cc2430，我們做實驗，在150m左右，信號已經很差），還有最重要的，硬體成本。

wsn特別適合：無人監守、不適合人去的地方（如山體滑坡監測等、煤礦瓦斯濃度監測...等）

以上文字原創。只是簡要回答你的問題，因為問題范圍有點大。

『貳』 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。

『叄』 感測器的發展歷史

感測器的發展史

微型化（Micro）
為了能夠與信息時代信息量激增、要求捕獲和處理信息的能力日益增強的技術發展趨勢保持一致，對於感測器性能指標（包括精確性、可靠性、靈敏性等）的要求越來越嚴格；與此同時，感測器系統的操作友好性亦被提上了議事日程，因此還要求感測器必須配有標準的輸出模式；而傳統的大體積弱功能感測器往往很難滿足上述要求，所以它們已逐步被各種不同類型的高性能微型感測器所取代；後者主要由硅材料構成，具有體積小、重量輕、反應快、靈敏度高以及成本低等優點。
1.1 由計算機輔助設計（CAD）技術和微機電系統（MEMS）技術引發的感測器微型化
目前，幾乎所有的感測器都在由傳統的結構化生產設計向基於計算機輔助設計（CAD）的模擬式工程化設計轉變，從而使設計者們能夠在較短的時間內設計出低成本、高性能的新型系統，這種設計手段的巨大轉變在很大程度上推動著感測器系統以更快的速度向著能夠滿足科技發展需求的微型化的方向發展。
對於微機電系統（MEMS）的研究工作始於20世紀60年代，其研究范疇涉及材料科學、機械控制、加工與封裝工藝、電子技術以及感測器和執行器等多種學科，是一個極具前景的新興研究領域。MEMS的核心技術是研究微電子與微機械加工與封裝技術的巧妙結合，期望能夠由此而製造出體積小巧但功能強大的新型系統。經過幾十年的發展，尤其最近十多年的研究與發展，MEMS技術已經顯示出了巨大的生命力，此項技術的有效採用將信息系統的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一個新的高度。在當前技術水平下，微切削加工技術已經可以生產出來具有不同層次的3D微型結構，從而可以生產出體積非常微小的微型感測器敏感元件，象毒氣感測器、離子感測器、光電探測器這樣的以硅為主要構成材料的感測/探測器都裝有極好的敏感元件。目前，這一類元器件已作為微型感測器的主要敏感元件被廣泛應用於不同的研究領域中。
1.2 微型感測器應用現狀
就當前技術發展現狀來看，微型感測器已經對大量不同應用領域，如航空、遠距離探測、醫療及工業自動化等領域的信號探測系統產生了深遠影響；目前開發並進入實用階段的微型感測器已可以用來測量各種物理量、化學量和生物量，如位移、速度/加速度、壓力、應力、應變、聲、光、電、磁、熱、PH值、離子濃度及生物分子濃度等
2 智能化（Smart）
智能化感測器（Smart Sensor）是20世紀80年代末出現的另外一種涉及多種學科的新型感測器系統。此類感測器系統一經問世即刻受到科研界的普遍重視，尤其在探測器應用領域，如分布式實時探測、網路探測和多信號探測方面一直頗受歡迎，產生的影響較大。
2.1 智能化感測器的特點
智能化感測器是指那些裝有微處理器的，不但能夠執行信息處理和信息存儲，而且還能夠進行邏輯思考和結論判斷的感測器系統。這一類感測器就相當於是微型機與感測器的綜合體一樣，其主要組成部分包括主感測器、輔助感測器及微型機的硬體設備。如智能化壓力感測器，主感測器為壓力感測器，用來探測壓力參數，輔助感測器通常為溫度感測器和環境壓力感測器。採用這種技術時可以方便地調節和校正由於溫度的變化而導致的測量誤差，而環境壓力感測器測量工作環境的壓力變化並對測定結果進行校正；而硬體系統除了能夠對感測器的弱輸出信號進行放大、處理和存儲外，還執行與計算機之間的通信聯絡。
通常情況下，一個通用的檢測儀器只能用來探測一種物理量，其信號調節是由那些與主探測部件相連接著的模擬電路來完成的；但智能化感測器卻能夠實現所有的功能，而且其精度更高、價格更便宜、處理質量也更好。與傳統的感測器相比，智能化感測器具有以下優點：
1．智能化感測器不但能夠對信息進行處理、分析和調節，能夠對所測的數值及其誤差進行補償，而且還能夠進行邏輯思考和結論判斷，能夠藉助於一覽表對非線性信號進行線性化處理，藉助於軟體濾波器濾波數字信號。此外，還能夠利用軟體實現非線性補償或其它更復雜的環境補償，以改進測量精度。
2．智能化感測器具有自診斷和自校準功能，可以用來檢測工作環境。當工作環境臨近其極限條件時，它將發出告警信號，並根據其分析器的輸入信號給出相關的診斷信息。當智能化感測器由於某些內部故障而不能正常工作時，它能夠藉助其內部檢測鏈路找出異常現象或出了故障的部件。
3．智能化感測器能夠完成多感測器多參數混合測量，從而進一步拓寬了其探測與應用領域，而微處理器的介入使得智能化感測器能夠更加方便地對多種信號進行實時處理。此外，其靈活的配置功能既能夠使相同類型的感測器實現最佳的工作性能，也能夠使它們適合於各不相同的工作環境。
4．智能化感測器既能夠很方便地實時處理所探測到的大量數據，也可以根據需要將它們存儲起來。存儲大量信息的目的主要是以備事後查詢，這一類信息包括設備的歷史信息以及有關探測分析結果的索引等；
5．智能化感測器備有一個數字式通信介面，通過此介面可以直接與其所屬計算機進行通信聯絡和交換信息。此外，智能化感測器的信息管理程序也非常簡單方便，譬如，可以對探測系統進行遠距離控制或者在鎖定方式下工作，也可以將所測的數據發送給遠程用戶等。
2.2 智能化感測器的發展與應用現狀
目前，智能化感測器技術正處於蓬勃發展時期，具有代表意義的典型產品是美國霍尼韋爾公司的ST-3000系列智能變送器和德國斯特曼公司的二維加速度感測器，以及另外一些含有微處理器（MCU）的單片集成壓力感測器、具有多維檢測能力的智能感測器和固體圖像感測器（SSIS）等。與此同時，基於模糊理論的新型智能感測器和神經網路技術在智能化感測器系統的研究和發展中的重要作用也日益受到了相關研究人員的極大重視。
指出的一點是：目前的智能化感測器系統本身盡管全都是數字式的，但其通信協議卻仍需藉助於4～20 mA的標准模擬信號來實現。一些國際性標准化研究機構目前正在積極研究推出相關的通用現場匯流排數字信號傳輸標准；不過，在眼下過渡階段仍大多採用遠距離匯流排定址感測器（HART）協議，即Highway Addressable Remote Transcer。這是一種適用於智能化感測器的通信協議，與目前使用4～20mA模擬信號的系統完全兼容，模擬信號和數字信號可以同時進行通信，從而使不同生產廠家的產品具有通用性。
能化感測器多用於壓力、力、振動沖擊加速度、流量、溫濕度的測量，如美國霍尼韋爾公司的ST3000系列全智能變送器和德國斯特曼公司的二維加速度感測器就屬於這一類感測器。另外，智能化感測器在空間技術研究領域亦有比較成功的應用實例[6]。
發展中，智能化感測器無疑將會進一步擴展到化學、電磁、光學和核物理等研究領域。可以預見，新興的智能化感測器將會在關繫到全人類國民生的各個領域發揮越來越大作用。
3 多功能感測器（Multifunction）
如前所述，通常情況下一個感測器只能用來探測一種物理量，但在許多應用領域中，為了能夠完美而准確地反映客觀事物和環境，往往需要同時測量大量的物理量。由若干種敏感元件組成的多功能感測器則是一種體積小巧而多種功能兼備的新一代探測系統，它可以藉助於敏感元件中不同的物理結構或化學物質及其各不相同的表徵方式，用單獨一個感測器系統來同時實現多種感測器的功能。隨著感測器技術和微機技術的飛速發展，目前已經可以生產出來將若干種敏感元件綜裝在同一種材料或單獨一塊晶元上的一體化多功能感測器。
3.1 多功能感測器的執行規則和結構模式
概括來講，多功能感測器系統主要的執行規則和結構模式包括：
（1）多功能感測器系統由若干種各不相同的敏感元件組成，可以用來同時測量多種參數。譬如，可以將一個溫度探測器和一個濕度探測器配置在一起（即將熱敏元件和濕敏元件分別配置在同一個感測器承載體上）製造成一種新的感測器，這樣，這種新的感測器就能夠同時測量溫度和濕度。
（2）將若干種不同的敏感元件精巧地製作在單獨的一塊矽片中，從而構成一種高度綜合化和小型化的多功能感測器。由於這些敏感元件是被綜裝在同一塊矽片中的，它們無論何時都工作在同一種條件下，所以很容易對系統誤差進行補償和校正。
（3）藉助於同一個感測器的不同效應可以獲得不同的信息。以線圈為例，它所表現出來的電容和電感是各不相同的。
（4）在不同的激勵條件下，同一個敏感元件將表現出來不同的特徵。而在電壓、電流或溫度等激勵條件均不相同的情況下，由若干種敏感元件組成的一個多功能感測器的特徵可想而知將會是多麼的千差萬別！有時候簡直就相當於是若干個不同的感測器一樣，其多功能特徵可謂名副其實。
3.2 多功能感測器的研製與應用現狀
多功能感測器無疑是當前感測器技術發展中一個全新的研究方向，日前有許多學者正在積極從事於該領域的研究工作。如將某些類型的感測器進行適當組合而使之成為新的感測器，如用來測量流體壓力和互異壓力的組合感測器。又如，為了能夠以較高的靈敏度和較小的粒度同時探測多種信號，微型數字式三埠感測器可以同時採用熱敏元件、光敏元件和磁敏元件；這種組配方式的感測器不但能夠輸出模擬信號，而且還能夠輸出頻率信號和數字信號.
從目前的發展現狀來看，最熱門的研究領域也許是各種類型的仿生感測器了，而且在感觸、刺激以及視聽辨別等方面已有最新研究成果問世。從實用的角度考慮，多功能感測器中應用較多的是各種類型的多功能觸覺感測器，譬如人造皮膚觸覺感測器就是其中之一，這種感測器系統由PVDF材料、無觸點皮膚敏感系統以及具有壓力敏感傳導功能的橡膠觸覺感測器等組成。據悉，美國MERRITT公司研製開發的無觸點皮膚敏感系統獲得了較大的成功，其無觸點超聲波感測器、紅外輻射引導感測器、薄膜式電容感測器、以及溫度、氣體感測器等在美國本土應用甚廣。
與其它方面的研究成果相比，目前在人工嗅覺方面的研究還似乎遠遠不盡人意。由於嗅覺元件接收到的判別信號是非常復雜的，其中總是混合著成千上萬種化學物質，這就使得嗅覺系統處理起這些信號來異常錯綜復雜。
人工嗅覺感測系統的典型產品是功能各異的Electronic nose（電子鼻），近10多年來，該技術的發展很快，目前已有數種商品化的產品在國際市場流通，美、法、德、英等國家均有比較先進的電子鼻產品問世。
「電子鼻」系統通常由一個交叉選擇式氣體感測器陣列和相關的數據處理技術組成，並配以恰當的模式識別系統，具有識別簡單和復雜氣味的能力，主要用來解決一般情況下的氣味探測問題。根據應用對象的不同，「電子鼻」系統感測器陣列中感測器的構成材料及配置數量亦有所不同，其中，構成材料包括金屬氧化物半導體、導電聚合物、石英晶振等，配置數量則從幾個到數十個不等。總之，「電子鼻」系統是氣體感測器技術和信息處理技術進行有效結合的高科技產物，其氣體感測器的體積很小，功耗也很低，能夠方便地捕獲並處理氣味信號。氣流經過氣體感測器陣列進入到「電子鼻」系統的信號預處理元件中，最後由陣列響應模式來確定其所測氣體的特徵。陣列響應模式採用關聯法、最小二乘法、群集法以及主要元素分析法等方法對所測氣體進行定性和定量鑒別。美國Cyranosciences公司生產的Cyranose 320電子鼻是目前技術較為先進、適用范圍也比較廣的嗅覺感測系統之一，該系統主要由感測器陣列和數據分析演算法兩部分組成，其基本技術是將若干個獨特的薄膜式碳-黑聚合物復合材料化學電阻器配置成一個感測器陣列，然後採用標準的數據分析技術，通過分析由此感測器陣列所收集到的輸出值的辦法來識別未知分析物。據稱，Cyranose 320電子鼻的適用范圍包括食品與飲料的生產與保鮮、環境保護、化學品分析與鑒定、疾病診斷與醫葯分析以及工業生產過程式控制制與消費品的監控與管理等。
4 無線網路化（wireless networked）
無線網路對我們來說並不陌生，比如手機，無線上網，電視機。感測器對我們來說也不陌生，比如溫度感測器、壓力感測器，還有比較新穎的氣味感測器。但是，把二者結合在起來，提出無線感測器網路（Wireless Sensor Networks）這個概念，卻是近幾年才發生的事情。
這個網路的主要組成部分就是一個個可愛的感測器節點。說它們可愛，是因為它們的體積都非常小巧。這些節點可以感受溫度的高低、濕度的變化、壓力的增減、雜訊的升降。更讓人感興趣的是，每一個節點都是一個可以進行快速運算的微型計算機，它們將感測器收集到的信息轉化成為數字信號，進行編碼，然後通過節點與節點之間自行建立的無線網路發送給具有更大處理能力的伺服器
4.1 感測器網路
感測器網路是當前國際上備受關注的、由多學科高度交叉的新興前沿研究熱點領域。感測器網路綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、現代網路及無線通信技術、分布式信息處理技術等，能夠通過各類集成化的微型感測器協作地實時監測、感知和採集各種環境或監測對象的信息，通過嵌入式系統對信息進行處理，並通過隨機自組織無線通信網路以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端。從而真正實現「無處不在的計算」理念。感測器網路的研究採用系統發展模式，因而必須將現代的先進微電子技術、微細加工技術、系統SOC（system-on-chip）晶元設計技術、納米材料與技術、現代信息通訊技術、計算機網路技術等融合，以實現其微型化、集成化、多功能化及系統化、網路化，特別是實現感測器網路特有的超低功耗系統設計。感測器網路具有十分廣闊的應用前景，在軍事國防、工農業、城市管理、生物醫療、環境監測、搶險救災、防恐反恐、危險區域遠程式控制制等許多領域都有重要的科研價值和巨大實用價值，已經引起了世界許多國家軍界、學術界和工業界的高度重視，並成為進入2000 年以來公認的新興前沿熱點研究領域，被認為是將對二十一世紀產生巨大影響力的技術之一。
4.2 感測器網路研究熱點問題和關鍵技術
感測器網路以應用為目標，其構建是一個龐大的系統工程，涉及到的研究工作和需要解決的問題在每一個層面上都很多。對無線感測器網路系統結構及界面介面技術的研究意義重大。如果我們把感測器網路按其功能抽象成五個層次的話，將會包括基礎層（感測器集合）、網路層（通信網路）、中間件層、數據處理和管理層以及應用開發層。
其中，基礎層以研究新型感測器和感測系統為核心，包括應用新的感測原理、使用新的材料以及採用新的結構設計等，以降低能耗、提高敏感性、選擇性、響應速度、動態范圍、准確度、穩定性以及在惡劣環境條件下工作的能力。
4.3 感測器網路的應用研究
感測器網路有著巨大的應用前景，被認為是將對21 世紀產生巨大影響力的技術之一。已有和潛在的感測器應用領域包括：軍事偵察、環境監測、醫療、建築物監測等等。隨著感測器技術、無線通信技術、計算技術的不斷發展和完善，各種感測器網路將遍布我們生活環境，從而真正實現「無處不在的計算」。以下簡要介紹感測器網路的一些應用。
（1）軍事應用
感測器網路研究最早起源於軍事領域，實驗系統有海洋聲納監測的大規模感測器網路，也有監測地面物體的小型感測器網路。現代感測器網路應用中，通過飛機撒播、特種炮彈發射等手段，可以將大量便宜的感測器密集地撒布於人員不便於到達的觀察區域如敵方陣地內，收集到有用的微觀數據；在一部分感測器因為遭破壞等原因失效時，感測器網路作為整感測器網路體仍能完成觀察任務。感測器網路的上述特點使得它具有重大軍事價值，可以應用於如下一些場景中：
▉監測人員、裝備等情況以及單兵系統：通過在人員、裝備上附帶各種感測器，可以讓各級指揮員比較准確、及時地掌握己方的保存狀態。通過在敵方陣地部署各種感測器，可以了解敵方武器部署情況，為己方確定進攻目標和進攻路線提供依據。
▉監測敵軍進攻：在敵軍駐地和可能的進攻路線上部署大量感測器，從而及時發現敵軍的進攻行動、爭取寶貴的應對時間。並可根據戰況快速調整和部署新的感測器網路。
▉評估戰果：在進攻前後，在攻擊目標附近部署感測器網路，從而收集目標被破壞程度的數據。
▉核能、生物、化學攻擊的偵察：藉助於感測器網路可以及早發現己方陣地上的生、化污染，提供快速反應時間從而減少損失。不派人員就可以獲取一些核、生、化爆炸現場的詳細數據。
（2）環境應用
應用於環境監測的感測器網路，一般具有部署簡單、便宜、長期不需更換電池、無需派人現場維護的優點。通過密集的節點布置，可以觀察到微觀的環境因素，為環境研究和環境監測提供了嶄新的途徑感測器網路研究在環境監測領域已經有很多的實例。這些應用實例包括：對海島鳥類生活規律的觀測；氣象現象的觀測和天氣預報；森林火警；生物群落的微觀觀測等
▉洪災的預警：通過在水壩、山區中關鍵地點合理地布置一些水壓、土壤濕度等感測器，可以在洪災到來之前發布預警信息，從而及時排除險情或者減少損失。
▉農田管理：通過在農田部署一定密度的空氣溫度、土壤濕度、土壤肥料含量、光照強度、風速等感測器，可以更好地對農田管理微觀調控，促進農作物生長。
（3）家庭應用
建築及城市管理各種無線感測器可以靈活方便地布置於建築物內，獲取室內環境參數，從而為居室環境控制和危險報警提供依據。
▉ 智能家居：通過布置於房間內的溫度、濕度、光照、空氣成分等無線感測器，感知居室不同部分的微觀狀況，從而對空調、門窗以及其他家電進行自動控制，提供給人們智能、舒適的居住環境[16]。
▉建築安全：通過布置於建築物內的圖像、聲音、氣體檢測、溫度、壓力、輻射等感測器，發現異常事件及時報警，自動啟動應急措施。
▉智能交通：通過布置於道路上的速度、識別感測器，監測交通流量等信息，為出行者提供信息服務，發現違章能及時報警和記錄[17]。反恐和公共安全通過特殊用途的感測器，特別是生物化學感測器監測有害物、危險物的信息，最大限度地減少其對人民群眾生命安全造成的傷害。
（4）結論
無線感測器網路有著十分廣泛的應用前景，它不僅在工業、農業、軍事、環境、醫療等傳統領域有具有巨大的運用價值，在未來還將在許多新興領域體現其優越性，如家用、保健、交通等領域。我們可以大膽的預見，將來無線感測器網路將無處不在，將完全融入我們的生活。比如微型感測器網最終可能將家用電器、個人電腦和其他日常用品同互聯網相連，實現遠距離跟蹤，家庭採用無線感測器網路負責安全調控、節電等。無線感測器網路將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網路，其應用可以涉及到人類日常生活和社會生產活動的所有領域。但是，我們還應該清楚的認識到，無線感測器網路才剛剛開始發展，它的技術、應用都還還遠談不上成熟，國內企業應該抓住商機，加大投入力度，推動整個行業的發展。
無線感測器網路是新興的通信應用網路，其應用可以涉及到人類生活和社會活動的所有領域。因此，無線感測器網路將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網路，需要各種技術支撐。目前，成熟的通信技術都可能經過適當的改進和進一步發展，應用到無線感測器網路中，形成新的市場增長點，創造無線通信的新天地。
5 結語
當前技術水平下的感測器系統正向著微小型化、智能化、多功能化和網路化的方向發展。今後，隨著CAD技術、MEMS技術、信息理論及數據分析演算法的繼續向前發展，未來的感測器系統必將變得更加微型化、綜合化、多功能化、智能化和系統化。在各種新興科學技術呈輻射狀廣泛滲透的當今社會，作為現代科學「耳目」的感測器系統，作為人們快速獲取、分析和利用有效信息的基礎，必將進一步得到社會各界的普遍關注。
微波感測器依靠微波的很多優點，將廣泛地用於微波通訊、衛星發送等無線通訊，和雷達、導彈誘導、遙感、射電望遠鏡中。並且在一些非接觸式的監測和控制中也有很好的應用。

『肆』 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。

『伍』 感測器中，無線感測器網路的定義,目的,起源是什麼呢

無線感測器網路的定義是：由大量、靜止或移動的感測器節點，以自組織和多跳的方式構成的無線網路，目的是以協作的方式感知、採集、處理和傳輸在網路覆蓋區域內被感知對象的信息，並把這些信息發送給用戶。無線感測器網路起源於美國軍方的研究，它具有自組織、無中心、動態性、多跳網路、硬體資源有限、能量受限、大規模網路、以數據為中心的特點，綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、網路與通信技術、分布式信息處理技術等多種技術，體現了多個學科的相互融合。

『陸』 無線感測器網路的優缺點

一、優點

(1) 數據機密性

數據機密性是重要的網路安全需求，要求所有敏感信息在存儲和傳輸過程中都要保證其機密性，不得向任何非授權用戶泄露信息的內容。

(2)數據完整性

有了機密性保證，攻擊者可能無法獲取信息的真實內容，但接收者並不能保證其收到的數據是正確的，因為惡意的中間節點可以截獲、篡改和干擾信息的傳輸過程。通過數據完整性鑒別，可以確保數據傳輸過程中沒有任何改變。

(3) 數據新鮮性

數據新鮮性問題是強調每次接收的數據都是發送方最新發送的數據，以此杜絕接收重復的信息。保證數據新鮮性的主要目的是防止重放(Replay)攻擊。

二、缺點

根據網路層次的不同，無線感測器網路容易受到的威脅：

（1）物理層：主要的攻擊方法為擁塞攻擊和物理破壞。

（2）鏈路層：主要的攻擊方法為碰撞攻擊、耗盡攻擊和非公平競爭。

（3）網路層：主要的攻擊方法為丟棄和貪婪破壞、方向誤導攻擊、黑洞攻擊和匯聚節點攻擊。

（4）傳輸層：主要的攻擊方法為泛洪攻擊和同步破壞攻擊。

(6)無線感測器網路國際影響力擴展閱讀：

一、相關特點

（1）組建方式自由。

無線網路感測器的組建不受任何外界條件的限制，組建者無論在何時何地，都可以快速地組建起一個功能完善的無線網路感測器網路，組建成功之後的維護管理工作也完全在網路內部進行。

（2）網路拓撲結構的不確定性。

從網路層次的方向來看，無線感測器的網路拓撲結構是變化不定的，例如構成網路拓撲結構的感測器節點可以隨時增加或者減少，網路拓撲結構圖可以隨時被分開或者合並。

（3）控制方式不集中。

雖然無線感測器網路把基站和感測器的節點集中控制了起來，但是各個感測器節點之間的控制方式還是分散式的，路由和主機的功能由網路的終端實現各個主機獨立運行，互不幹涉，因此無線感測器網路的強度很高，很難被破壞。

（4）安全性不高。

無線感測器網路採用無線方式傳遞信息，因此感測器節點在傳遞信息的過程中很容易被外界入侵，從而導致信息的泄露和無線感測器網路的損壞，大部分無線感測器網路的節點都是暴露在外的，這大大降低了無線感測器網路的安全性。

二、組成結構

無線感測器網路主要由三大部分組成，包括節點、感測網路和用戶這3部分。其中，節點一般是通過一定方式將節點覆蓋在一定的范圍，整個范圍按照一定要求能夠滿足監測的范圍。

感測網路是最主要的部分，它是將所有的節點信息通過固定的渠道進行收集，然後對這些節點信息進行一定的分析計算，將分析後的結果匯總到一個基站，最後通過衛星通信傳輸到指定的用戶端，從而實現無線感測的要求。

『柒』 無線網路感測器的歷史發展

無線網路感測器 其巨大的商業軍事應用價值，吸引了世界上許多國家的關注。Intel、微軟等IT業巨頭開始了無線網路感測器方面的研究工作。日本、德國、英國、義大利等科技發達國家也對無線網路感測器表現出了極大的興趣，紛紛展開了該領域的研究工作。我國在感測器網路方面的研究工作還很少，目前，國內一些高等院校與研究機構已積極開展無線感測器網路的相關研究工作，主要有清華大學、中科院軟體所、浙江大學、哈爾濱工業大學、中科院自動化所、中國人民大學等。目前國內研究熱點主要集中在穿戴式計算、上下文感知環境、智能教室等領域，在支持普適計算的操作系統或軟體架構系統的研究尚不多見。

『捌』 為什麼無線感測器節點性能提升十分緩慢,沒有像摩爾定律的速度發展

WSN（wirelesssensornetworks）是無線感測器網路，是由大量的具有感知能力的感測器節點，通過自組織方式構成的無線網路。感測器監控不同位置的物理或環境狀況（比如溫度、聲音、振動、壓力、運動或污染物）。無線感測器網路的發展最初起源於戰場監測等軍事應用。而現今無線感測器網路被應用於很多民用領域，如環境與生態監測、健康監護、家居自動化以及交通控制等。
一個典型的無線感測器網路的系統架構包括分布式無線感測器節點（群）、接收發送器匯聚節點、互聯網或通信衛星和任務管理節點等，如下圖所示。大量感測器節點隨機部署在監測區域內部或附近，能夠通過自組織方式構成網路。感測器節點監測的數據沿著其他感測器節點逐跳地進行傳輸，在傳輸過程中監測數據可能被多個節點處理，經過多跳後路由到匯聚節點，最後通過互聯網或衛星到達管理節點。用戶通過管理節點對感測器網路進行配置和管理，發布監測任務以及收集監測數據。

無線感測器網路中主要包含兩類節點：

感測器節點：具有感知和通信功能的節點，在感測器網路中負責監控目標區域並獲取數據，以及完成與其他感測器節點的通信，能夠對數據進行簡單的處理。

Sink節點：又稱為基站節點，負責匯總由感測器節點發送過來的數據，並作進一步數據融合以及其他操作，最終把處理好的數據上傳至互聯網
匯聚節點
匯聚節點的處理能力、存儲能力和通信能力相對較強，它是連接感測器網路與Intemet等外

部網路的網關，實現兩種協議間的轉換，同時向感測器節點發布來自管理節點的監測任務，並把WSN收集到的數據轉發到外部網路上。匯聚節點既可以是一個具有增強功能的感測器節點，有足夠的能量供給和更多的、Flash和SRAM中的所有信息傳輸到計算機中，通過匯編軟體，可很方便地把獲取的信息轉換成匯編文件格式，從而分析出感測節點所存儲的程序代碼、路由協議及密鑰等機密信息，同時還可以修改程序代碼，並載入到感測節點中。
管理節點

管理節點用於動態地管理整個無線感測器網路：感測器網路的所有者通過管理節點訪問無線感測器網路的資源。

無線感測器網路的拓撲結構

三種常見拓撲結構

星型拓撲：具有組網簡單、成本低；但網路覆蓋范圍小，一旦sink節點發生故障，所有與sink節點連接的感測器節點與網路中心的通信都將中斷。星形拓撲結構組網時，電池的使用壽命較長。

網狀拓撲：具有組網可靠性高、覆蓋范圍大的優點，但電池使用壽命短、管理復雜
樹狀拓撲：具有星形和網狀拓撲的一些特點，既保證了網路覆蓋范圍大，同時又不至於電池使用壽命過短，更加靈活、高效。
無線感測器網路的特點

1.自組織性；2.以數據為中心；3.應用相關性；4.動態性；5.網路規模大；6.可靠性

無線感測器網路（WSN）被認為是影響人類未來生活的重要技術之一，這一新興技術為人們提供了一種全新的獲取信息、處理信息的途徑。由於WSN本身的特點，使得它與現有的傳統網路技術之間存在較大的區別，給人們提出了很多新的挑戰。

『玖』 什麼是物聯網和感測網有什麼區別

感測網 感測網 定義：隨機分布的集成有感測器、數據處理單元和通信單元的微小節點，通過自組織的方式構成的無線網路。 功能：藉助於節點中內置的感測器測量周邊環境中的熱、紅外、聲納、雷達和地震波信號,從而探測包括溫度、濕度、雜訊、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等物質現象。 以互聯網為代表的計算機網路技術是二十世紀計算機科學的一項偉大成果，它給我們的生活帶來了深刻的變化，然而在目前，網路功能再強大，網路世界再豐富，也終究是虛擬的，它與我們所生活的現實世界還是相隔的，在網路世界中，很難感知現實世界，很多事情還是不可能的，時代呼喚著新的網路技術。感測網路正是在這樣的背景下應運而生的全新網路技術，它綜合了感測器、低功耗、通訊以及微機電等等技術，可以預見，在不久的將來，感測網路將給我們的生活方式帶來革命性的變化。 無線感測網 無線感測網路技術是典型的具有交叉學科性質的軍民兩用戰略高技術，可以廣泛應用於GF軍事、國家安全、環境科學、交通管理、災害預測、醫療衛生、製造業、城市信息化建設等領域。無線感測器網路(WSNs)是由許許多多功能相同或不同的無線感測器節點組成，每一個感測器節點由數據採集模塊(感測器、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(無線收發器)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)技術的發展為感測器的微型化提供了可能，微處理技術的發展促進了感測器的智能化，通過MEMS技術和射頻(RF)通信技術的融合促進了無線感測器及其網路的誕生。傳統的感測器正逐步實現微型化、智能化、信息化、網路化，正經歷著一個從傳統感測器(Dumb Sensor)→智能感測器(Smart Sensor)→嵌入式Web感測器(Embedded Web Sensor)的內涵不斷豐富的發展過程。 國際上比較有代表性和影響力的無線感測網路實用和研發項目有遙控戰場感測器系統(Remote Battlefield Sensor System，簡稱 REMBASS --倫巴斯)、網路中心戰(NCW)及靈巧感測器網路(SSW))、智能塵(smart st)、Intel?Mote、Smart -Its項目、SensIT、SeaWeb、行為習性監控(Habitat Monitoring)項目、英國國家網格等。尤其是今年最新試製成功的低成本美軍「狼群」地面無線感測器網路標志著電子戰領域技戰術的最新突破。俄亥俄州正在開發「沙地直線」(A Line intheSand)無線感測器網路系統。這個系統能夠散射電子絆網(tripwires)到任何地方，以偵測運動的高金屬含量目標。民用方面，美日等發達國家在對該技術不斷研發的基礎上在多領域進行了應用。 英特爾與加利福尼亞州大學伯克利分校正領導著微塵技術的研究工作。他們成功創建了瓶蓋大小的全功能感測器，可以執行計算、檢測與通信等功能。2002年，英特爾研究實驗室研究人員將處方葯瓶大小的32個感測器連進互聯網，以讀出緬因州「大鴨島」上的氣候，評價一種海燕巢的條件。而2003年第二季度，他們換用150個安有D型微型電池的第二代感測器，來評估這些鳥巢的條件。他們的目的是讓世界各國研究人員實現無入侵式及無破壞式的、對敏感野生動物及其棲居地的監測。該公司開發出了用於家庭護理的無線感測器網路系統。根據演示，試制系統通過在鞋、傢具，以及家用電器中嵌入半導體感測器，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。該系統利用無線通信將各感測器聯網，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。該無線感測器網路系統是英特爾公司在阿爾茨海默氏病患者家庭的合作下，歷時一年研究完成的，2004年下半年開始試用。 日立製作所與YRP泛在網路化研究所2004年11月24日宣布開發出了全球體積最小的感測器網路終端。該終端為安裝電池的有源無線終端，可以搭載溫度、亮度、紅外線、加速度等各種感測器。設想應用於大樓與家庭的無線感測器以及安全管理方面。 三菱電機日前開發成功了一種設想用於感測器網路的小型低耗電無線模塊。能夠使用特定小功率無線構築對等(Ad-hoc)網路。目標是取代目前利用專線構築的家用安全網路，計劃2005年～2006年達到實用水平。具體而言，與紅外線感測器配合，檢測是否有人、與加速度感測器配合，檢測窗玻璃和傢具的振動、與磁感測器配合，檢測門的開關，等等。 在舊金山，200個聯網微塵已被部署在金門大橋。這些微塵用於確定大橋從一邊到另一邊的擺動距離—可以精確到在強風中為幾英尺。當微塵檢測出移動距離時，它將把該信息通過微型計算機網路傳遞出去。信息最後到達一台更強大的計算機進行數據分析。任何與當前天氣情況不吻合的異常讀數都可能預示著大橋存在隱患。 我國現代意義的無線感測網及其應用研究幾乎與發達國家同步啟動，1999年首次正式出現於中國科學院《知識創新工程試點領域方向研究》的信息與自動化領域研究報告中，作為該領域提出的五個重大項目之一。隨著知識創新工程試點工作的深入，2001年中科院依託上海微系統所成立微系統研究與發展中心，引領院內的相關工作，並通過該中心在無線感測網的方向上陸續部署了若乾重大研究項目和方向性項目，參加單位包括上海微系統所、聲學所、微電子所、半導體所、電子所、軟體所、中科大等十餘個校所，初步建立感測網路系統研究平台，在無線智能感測網路通信技術、微型感測器、感測器節點、簇點和應用系統等方面取得很大的進展，2004年9月相關成果在北京進行了大規模外場演示，部分成果已在實際工程系統中使用。國內的許多高校也掀起了無線感測器網路的研究熱潮。清華大學、中國科技大學、浙江大學、華中科技大學、天津大學、南開大學、北京郵電大學、東北大學、西北工業大學、西南交通大學、沈陽理工大學和上海交通大學等單位紛紛開展了有關無線感測器網路方面的基礎研究工作。一些企業如中興通訊公司等單位也加入無線感測器網路研究的行列。 感測網在民用方面，涉及城市公共安全、公共衛生、安全生產、智能交通、智能家居、環境監控等領域。國內從事感測網應用的大企業目前為數不多，小企業呈現蓬勃發展的勢頭。北京鼎天軟體有限公司，主要從事城市公共安全應急指揮系統建設，已經承擔揚州電子政務和揚州應急指揮系統。上海電器科學研究院主要從事智能交通方面的工程，已經承擔上海市內、外環智能交通工程。嘉興中科無線感測網科技有限公司在數字航道、城市應急系統、機場監控等方面有較好的技術背景，相關項目工程正在進行中。沈陽東軟、北大青鳥、億陽信通等企業也感測網應用方面有所涉足，目前主要在電子政務方面，正在向公共安全應急指揮系統進發。 物聯網 所謂「物聯網」（Internet of Things），指的是將各種信息感測設備，如射頻識別（RFID）裝置 [1] 、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等種種裝置與互聯網結 合起來而形成的一個巨大網路。其目的，是讓所有的物品都與網路連接在一起，方便識別和管理。 物聯網是利用無所不在的網路技術建立起來的.其中非常重要的技術是RFID電子標簽技術. 以簡單RFID系統為基礎，結合已有的網路技術、資料庫技術、中間件技術等，構築一個由大量聯網的閱讀器和無數移動的標簽組成的，比Internet更為龐大的物聯網成為RFID技術發展的趨勢。在這個網路中，系統可以自動的、實時的對物體進行識別、定位、追蹤、監控並觸發相應事件。 物聯網又稱「感測網」，以互聯網為代表的計算機網路技術是二十世紀計算機科學的一項偉大成果，它給我們的生活帶來了深刻的變化，然而在目前，網路功能再強大，網路世界再豐富，也終究是虛擬的，它與我們所生活的現實世界還是相隔的，在網路世界中，很難感知現實世界，很多事情還是不可能的，時代呼喚著新的網路技術。 無線感測網路正是在這樣的背景下應運而生的全新網路技術，它綜合了感測器、低功耗、通訊以及微機電等等技術，可以預見，在不久的將來，無線感測網路將給我們的生活方式帶來革命性的變化。 定義：隨機分布的集成有感測器、數據處理單元和通信單元的微小節點，通過自組織的方式構成的無線網路。 英文名：Wireless Sensor Networks；縮寫：WSN 功能：藉助於節點中內置的感測器測量周邊環境中的熱、紅外、聲納、雷達和地震波信號,從而探測包括溫度、濕度、雜訊、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等物質現象。 目前較為成型的分布式網路集成框架是EPCglobal提出的EPC網路。EPC網路主要是針對物流領域，其目的是增加供應鏈的可視性（visibility）和可控性（control），使整個物流領域能夠藉助RFID技術獲得更大的經濟效益。 EPC網路的關鍵技術包括： EPC編碼：長度為64位、96位和256位的ID編碼，出於成本的考慮現在主要採用64位和96位兩種編碼。EPC編碼分為四個欄位，分別為：①頭部，標識編碼的版本號，這樣就可使電子產品編碼採用不同的長度和類型；②產品管理者，如產品的生產商；③產品所屬的商品類別；④單品的唯一編號。 Savant，介於閱讀器與企業應用之間的中間件，為企業應用提供一系列計算功能。它首要任務是減少從閱讀器傳往企業應用的數據量,對閱讀器讀取的標簽數據進行過濾、匯集、計算等操作，同時Savant還提供與ONS、PML伺服器、其他Savant互操作功能。 對象名字服務，類似於域名伺服器DNS，ONS提供將EPC編碼解析為一個或一組URLs的服務，通過URLs可獲得與EPC相關產品的進一步信息。 信息服務，以PML格式存儲產品相關信息，可供其他的應用進行檢索，並以PML的格式返回。存儲的信息可分為兩大類，一類是與時間相關的歷史事件記錄，如原始的RFID閱讀事件（記錄標簽在什麼時間，被哪個閱讀器閱讀），高層次的活動記錄如交易事件（記錄交易涉及的標簽）等；另一類是產品固有屬性信息，如產品生產時間、過期時間、體積、顏色等。 物理標示語言，PML是在XML的基礎上擴展而來，被視為描述所有自然物體、過程和環境的統一標准。在EPC網路中，所有有關商品的信息都以物理標示語言PML來描述，是EPC網路信息存儲和交換的標准格式。