概覽 無線通信技術(shù)得益于其自由靈活、分布式能力、及低成本等優(yōu)勢，其應(yīng)用無處不在。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSNs）逐漸成為下一波無線技術(shù)，支持在大面積的實(shí)體系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)分布式測量。通過WSNs，您可以更高效地分析從雨林、河流三角洲到橋梁、建筑的健康及安全。WSN由空間分布的測量設(shè)備組成，通過傳感器來監(jiān)測物理及環(huán)境條件。除了眾多無線測量節(jié)點(diǎn)，WSN系統(tǒng)還包括網(wǎng)關(guān)，用于收集數(shù)據(jù)并提供與PC或嵌入式控制器主機(jī)應(yīng)用程序的連接。 為了有效使用這項(xiàng)潛力巨大的技術(shù)，首先必須克服相關(guān)問題所帶來的挑戰(zhàn)，如配置及管理數(shù)據(jù)采集、有效分析采集數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)用于進(jìn)一步分析、將數(shù)據(jù)顯示于用戶端的有效方法。工程師和科學(xué)家在過去20年內(nèi)通過NILabVIEW應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，LabVIEW是一款圖形化編程環(huán)境，用于采集、分析、顯示數(shù)據(jù)。多年來，LabVIEW還添加了實(shí)時(shí)系統(tǒng)編程，現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）、ARM微處理器等能力?，F(xiàn)在，通過LabVIEW無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）模塊先鋒，用戶可以使用LabVIEW直觀的圖形化編程方法來編程N(yùn)IWSN節(jié)點(diǎn)。最終獲得的嵌入式軟件能幫助用戶延長電池壽命，實(shí)現(xiàn)自定義分析，并通過嵌入式?jīng)Q策縮短響應(yīng)時(shí)間。 目錄 使用圖形化編程快速開發(fā)的優(yōu)勢 延長電池壽命 實(shí)現(xiàn)自定義分析 通過嵌入式?jīng)Q策縮短響應(yīng)時(shí)間 降低成本并提高性能 使用圖形化編程快速開發(fā)的優(yōu)勢 對(duì)無線傳感器節(jié)點(diǎn)編程傳統(tǒng)上是需要具有嵌入式系統(tǒng)的知識(shí)，還要能夠理解供應(yīng)商所選用的特定的基于文本的編程語言。通過LabVIEWWSNPioneer，您可使用相同的已成為工業(yè)開發(fā)采集、處理數(shù)據(jù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的圖形化編程方法來向NI無線傳感器節(jié)點(diǎn)添加智能

ABI Research的報(bào)告，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)市場目前處于發(fā)展的初期階段，從2007年開始應(yīng)該逐漸展現(xiàn)其真正的潛力。許多WSN系統(tǒng)芯片被封裝在模塊之中，這些模塊可能含有額外的電路、堆疊網(wǎng)絡(luò)層軟件和天線。OEM可以利用這些器件使其產(chǎn)品支持WSN，而不必對(duì)射頻工程了解太多，也不需要進(jìn)行廣泛的測試。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的許多器件使用的正是符合IEEE 802.15.4物理射頻標(biāo)準(zhǔn)的芯片，包括ZIGBEE協(xié)議，以及類似的、與之構(gòu)成競爭的Zensys公司的Z-Wave和SmartLabs公司的Insteon，這三種技術(shù)都爭相打入住宅無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，爭奪對(duì)家庭自動(dòng)化市場的控制權(quán)。 620)this.style.width=620;" border=0> 未來ZigBee解決方案將是整合度更高的單芯片方案。 家庭自動(dòng)化是一個(gè)新興市場，非常適合ZigBee應(yīng)用?！凹彝プ詣?dòng)化是一個(gè)熱門話題，人們希望有一種通用監(jiān)控解決方案，ZigBee技術(shù)可能是最佳選擇，ZigBee標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定義了針對(duì)照明設(shè)備和電器的協(xié)議，供開發(fā)者生產(chǎn)產(chǎn)品和解決方案。該市場規(guī)模巨大，可能包括萬能遙控器制造商，以及燈和傳感器等終端產(chǎn)品的制造商?！? 飛思卡爾半導(dǎo)體無線及移動(dòng)系統(tǒng)部市場經(jīng)理鄺景亮接受采訪時(shí)說。此外，我們還將看到上千個(gè)新的應(yīng)用機(jī)會(huì)，在應(yīng)用不斷擴(kuò)大的同時(shí)，市場也對(duì)于ZigBee技術(shù)提出了更高的要求，包括更緊湊的SoC綜合方案、更容易的開發(fā)環(huán)境、超過500個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)支持、提升到20年以上的超長電池壽命以及安全因素等。ZigBee兼容的產(chǎn)品能在全球各地運(yùn)行在無需授權(quán)的頻帶，包括2.4GHZ(全球)、9

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)由一些獨(dú)立、完全嵌入式操作的小體積低功耗節(jié)點(diǎn)組成，這些節(jié)點(diǎn)能夠檢測來自目標(biāo)環(huán)境的數(shù)據(jù)或控制目標(biāo)環(huán)境，并且相互間通過無線方式通信。檢測和控制是通過互連著的傳感器和激勵(lì)器完成的，而這些傳感器和激勵(lì)器或通過遠(yuǎn)程、或通過嵌入式應(yīng)用程序進(jìn)行管理。這些節(jié)點(diǎn)的數(shù)量從十幾個(gè)到數(shù)千個(gè)不等，一個(gè)典型系統(tǒng)由數(shù)百個(gè)分布于整座大樓或室外空間的節(jié)點(diǎn)組成。 許多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用私有標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)無線組網(wǎng)，但最近的趨勢是逐漸向標(biāo)準(zhǔn)化的低功耗無線通信發(fā)展?；谥?02.15.4規(guī)范的ZigBee就是一種用于無線檢測和控制的標(biāo)準(zhǔn)。雖然802.15.4文檔僅描述了協(xié)議的PHY和MAC層，但基于802.15.4構(gòu)建的ZigBee還提供網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層規(guī)范。 ZigBee具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括可以實(shí)現(xiàn)多跳路由和數(shù)據(jù)發(fā)送的網(wǎng)格協(xié)議、安全規(guī)范和針對(duì)應(yīng)用層互操作性的整套參數(shù)設(shè)置?？傊琙igBee向嵌入式應(yīng)用開發(fā)人員提供了管理網(wǎng)絡(luò)以及連接其它節(jié)點(diǎn)的更高抽象層次。 雖然本文主要討論的是ZigBee，但其中許多觀點(diǎn)和結(jié)論同樣也適用于采用802.15.4 MAC和PHY的其它標(biāo)準(zhǔn)。為了避免出現(xiàn)混亂，后文假設(shè)我們的目標(biāo)設(shè)計(jì)涉及的是使用網(wǎng)格路由協(xié)議、802.15.4兼容調(diào)制方案和介質(zhì)訪問協(xié)議的多跳網(wǎng)絡(luò)。本文還假設(shè)讀者對(duì)ZigBee和802.15.4規(guī)范已有基本了解。 網(wǎng)絡(luò)組織和規(guī)模 網(wǎng)絡(luò)組織和規(guī)模也許是最重要的設(shè)計(jì)選項(xiàng)，它往往對(duì)接下來的設(shè)計(jì)過程起著告知和指導(dǎo)作用。它還有約束作用，因?yàn)榇笮途W(wǎng)絡(luò)通常更難設(shè)計(jì)和維護(hù)。幸運(yùn)的是，如今已經(jīng)有方法能輕松實(shí)現(xiàn)和維護(hù)非常大的網(wǎng)絡(luò)。 目前最先進(jìn)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)規(guī)模在300

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)由一些獨(dú)立、完全嵌入式操作的小體積低功耗節(jié)點(diǎn)組成，這些節(jié)點(diǎn)能夠檢測來自目標(biāo)環(huán)境的數(shù)據(jù)或控制目標(biāo)環(huán)境，并且相互間通過無線方式通信。檢測和控制是通過互連著的傳感器和激勵(lì)器完成的，而這些傳感器和激勵(lì)器或通過遠(yuǎn)程、或通過嵌入式應(yīng)用程序進(jìn)行管理。這些節(jié)點(diǎn)的數(shù)量從十幾個(gè)到數(shù)千個(gè)不等，一個(gè)典型系統(tǒng)由數(shù)百個(gè)分布于整座大樓或室外空間的節(jié)點(diǎn)組成。 許多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用私有標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)無線組網(wǎng)，但最近的趨勢是逐漸向標(biāo)準(zhǔn)化的低功耗無線通信發(fā)展。基于著名的802.15.4規(guī)范的ZigBee就是一種用于無線檢測和控制的標(biāo)準(zhǔn)。雖然802.15.4文檔僅描述了協(xié)議的PHY和MAC層，但基于802.15.4構(gòu)建的ZigBee還提供網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層規(guī)范。 ZigBee具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括可以實(shí)現(xiàn)多跳路由和數(shù)據(jù)發(fā)送的網(wǎng)格協(xié)議、安全規(guī)范和針對(duì)應(yīng)用層互操作性的整套參數(shù)設(shè)置?？傊琙igBee向嵌入式應(yīng)用開發(fā)人員提供了管理網(wǎng)絡(luò)以及連接其它節(jié)點(diǎn)的更高抽象層次。 雖然本文主要討論的是ZigBee，但其中許多觀點(diǎn)和結(jié)論同樣也適用于采用802.15.4 MAC和PHY的其它標(biāo)準(zhǔn)。為了避免出現(xiàn)混亂，后文假設(shè)我們的目標(biāo)設(shè)計(jì)涉及的是使用網(wǎng)格路由協(xié)議、802.15.4兼容調(diào)制方案和介質(zhì)訪問協(xié)議的多跳網(wǎng)絡(luò)。本文還假設(shè)讀者對(duì)ZigBee和802.15.4規(guī)范已有基本了解。 網(wǎng)絡(luò)組織和規(guī)模 網(wǎng)絡(luò)組織和規(guī)模也許是最重要的設(shè)計(jì)選項(xiàng)，它往往對(duì)接下來的設(shè)計(jì)過程起著告知和指導(dǎo)作用。它還有約束作用，因?yàn)榇笮途W(wǎng)絡(luò)通常更難設(shè)計(jì)和維護(hù)。幸運(yùn)的是，如今已經(jīng)有方法能輕松實(shí)現(xiàn)和維護(hù)非常大的網(wǎng)絡(luò)。 目前最先進(jìn)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)規(guī)模在300到

本文介紹了ZigBee的協(xié)議框架、各層的功能及ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的組成，闡述了基于Ember公司EM250片上系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)解決方案，對(duì)系統(tǒng)的硬軟件組成及設(shè)計(jì)進(jìn)行了仔細(xì)的說明。 ZigBee協(xié)議框架 ZigBee協(xié)議是一種低成本、低功耗、低速率嵌入式設(shè)備互相間及與外界網(wǎng)絡(luò)通信的組網(wǎng)解決方案，它是ZigBee聯(lián)盟基于IEEE 802.15.4技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)物理層和媒體訪問控制層（MAC層）協(xié)議對(duì)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化而制定的無線局域網(wǎng)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如圖1所示 ZigBee協(xié)議物理層和媒體訪問控制層采用了IEEE 802.15.4 2003協(xié)議規(guī)范物理層無線頻段為全世界通用的。2.4GHz、歐洲適用的868MHz、美國適用的915MHz，使用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，提供27個(gè)信道，20Kb/s、40Kb/s、250Kb/s三種數(shù)據(jù)速率用于數(shù)據(jù)收發(fā)物理層功能包括了激活和休眠射頻收發(fā)器、信道能量檢測、信道接收數(shù)據(jù)包的鏈路質(zhì)量指示、空閑信道估、收發(fā)數(shù)據(jù)等。 圖1 ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu) ZigBee的MAC層負(fù)責(zé)設(shè)備間無線數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護(hù)和結(jié)束，確認(rèn)模式的數(shù)據(jù)傳送和接收，采用載波偵聽多址/沖突避免接入方式，數(shù)據(jù)包的最大長度為127字節(jié)，每個(gè)數(shù)據(jù)包均由頭字節(jié)和16位CRC校驗(yàn)值組成。 網(wǎng)絡(luò)層為ZigBee協(xié)議棧的核心部分，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)接入或離開網(wǎng)絡(luò)、路由查找及傳送數(shù)據(jù)等功能，支持星形、樹形、網(wǎng)絡(luò)三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)具體的ZigBee應(yīng)用來選擇節(jié)點(diǎn)按功能分為全功能設(shè)備(FFD)、簡化功能設(shè)備(RFD)、協(xié)調(diào)器(ZCRD)和路由器，

摘要 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常采用電池供電，放置在沒有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的地方，節(jié)點(diǎn)的通信能力十分有限。這就要求傳感器節(jié)點(diǎn)具有自組織的能力，自動(dòng)形成轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測數(shù)據(jù)的多跳無線網(wǎng)絡(luò)。本文提出一種簡單、易實(shí)現(xiàn)的自組織協(xié)議，選用MSP430F149單片機(jī)設(shè)計(jì)微型傳感器節(jié)點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)了一種低功耗無線網(wǎng)絡(luò)。 關(guān)鍵詞 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 自組織協(xié)議 低功耗 引言 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有非常廣闊的應(yīng)用前景[1]。文獻(xiàn)[2]給出一種傳統(tǒng)的洪泛算法（Flooding），也是最早、最簡單的路由協(xié)議。節(jié)點(diǎn)以廣播的形式發(fā)送消息，接收到消息的節(jié)點(diǎn)再以廣播形式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包給所有的鄰節(jié)點(diǎn)，這個(gè)過程重復(fù)執(zhí)行，直到數(shù)據(jù)包到達(dá)目的地或者達(dá)到預(yù)先設(shè)定的最大跳數(shù)。文獻(xiàn) [3]提出了最具代表性的層次型自組織算法（LEACH，Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)。LEACH是MIT的Heinzelman等人為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的低功耗自適應(yīng)聚類路由算法，主要通過隨機(jī)選擇聚類首領(lǐng)、平均分?jǐn)傊欣^通信業(yè)務(wù)來實(shí)現(xiàn)。文獻(xiàn)[4]給出以數(shù)據(jù)為中心的自組織算法SPIN（Sensor Protocols for Information Via Negotiation）。它的主要思想是通過高層的描述方式——元數(shù)據(jù)來命名傳感數(shù)據(jù)。在發(fā)送真實(shí)的數(shù)據(jù)之前，傳感器節(jié)點(diǎn)廣播采集數(shù)據(jù)的描述信息元數(shù)據(jù)，當(dāng)有相應(yīng)的請(qǐng)求時(shí)，才有目的地發(fā)送數(shù)據(jù)信息。這些研究均在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織算法上取得進(jìn)展，但是，F(xiàn)looding存在消息“內(nèi)爆”和“重疊” 的缺陷；LEACH的動(dòng)態(tài)分簇帶來了拓?fù)渥儞Q和大量廣播這樣的額外開銷；SPIN中的元數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一的形式

1、引言 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展得益于微機(jī)電系統(tǒng)以及處理器、存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，這些發(fā)展使得制造低功率、微體積、低成本的微傳感器節(jié)點(diǎn)逐步成為現(xiàn)實(shí)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠協(xié)同地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對(duì)象的信息，并將處理后的信息傳送到需要這些信息的用戶（觀察者）。 由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有可快速部署、可自組織和高容錯(cuò)性的特點(diǎn)，因此非常適合在軍事上應(yīng)用。比如通過飛機(jī)將傳感器節(jié)點(diǎn)撒播在戰(zhàn)場上，可以組成網(wǎng)絡(luò)對(duì)戰(zhàn)場中化學(xué)武器的使用、敵方車輛和士兵的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測和報(bào)告。同時(shí)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)于比較惡劣的環(huán)境和人不宜到達(dá)的場所也非常適用，比如荒島上的環(huán)境和生態(tài)監(jiān)控，原始森林的防火和動(dòng)物活動(dòng)情況監(jiān)測，污染區(qū)域以及地震和火災(zāi)等突發(fā)災(zāi)難現(xiàn)場的監(jiān)控。另外，它還可用于城市的交通監(jiān)測，醫(yī)療機(jī)構(gòu)的病員及環(huán)境監(jiān)測，大型車間原材料和倉庫貨物進(jìn)出情況的監(jiān)測，以及機(jī)場、大型工業(yè)園區(qū)的安全監(jiān)測。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以使人們在任何時(shí)間、地點(diǎn)和任何環(huán)境條件下獲取大量信息。因此，這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以被廣泛地應(yīng)用于國防軍事、國家安全、環(huán)境監(jiān)測、交通管理、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)、反恐抗災(zāi)等領(lǐng)域?？梢哉f無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是信息感知和采集的一場革命，是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一。 2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 在討論無線傳感器網(wǎng)絡(luò)之前，有必要了解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成和協(xié)議框架。典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。 圖1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的典型結(jié)構(gòu) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議框架如圖2所示，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層

0 引言 基于IEEE802.15.4的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于廉價(jià)、簡單、低功耗、低數(shù)據(jù)傳輸速率（250Kbit/s）以及工作在免申請(qǐng)的ISM（工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療）頻段的特點(diǎn)[1]，將在自動(dòng)控制、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，在對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)深入研究的基礎(chǔ)上，我們選用了Helicomm公司新推出的IP-link1200模塊搭建了一個(gè)驗(yàn)證系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)點(diǎn)溫度指標(biāo)與濕度指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測控制功能。 1 驗(yàn)證系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用大量具有多功能多信息信號(hào)獲取能力的傳感器，利用自組織無線接入網(wǎng)絡(luò)與傳感器控制器連接，構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，典型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。 無線傳感器節(jié)點(diǎn)經(jīng)多跳轉(zhuǎn)發(fā)，通過網(wǎng)關(guān)接入網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)對(duì)傳感器信息進(jìn)行管理、分類、處理，再把傳感器信息送給終端用戶[2]。 與傳統(tǒng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有一些明顯特征： a）以數(shù)據(jù)為中心，以無連接方式傳輸數(shù)據(jù)； b）網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化不大，主要是舊節(jié)點(diǎn)的離開和新節(jié)點(diǎn)的加入； c）網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)密度高，傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，單位面積擁有的節(jié)點(diǎn)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)； d）傳感器節(jié)點(diǎn)由電池供電，節(jié)點(diǎn)能量有限； e）網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)該具有容錯(cuò)能力[3]。 對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，IEEE802.15.4滿足OSI-RM（開放系統(tǒng)互連參考模型）標(biāo)準(zhǔn)，定義了MAC（媒體接入控制）層和PHY（物理）層協(xié)議]1]。Zigbee是全球許多家公司組成的一個(gè)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，它定義了一組基于IEEE802.15.4的有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，我們搭建的系統(tǒng)符合Zigbee聯(lián)盟的規(guī)定，而Zigbee的MAC

摘要 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)因其巨大的應(yīng)用前景越來越受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。本文介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的體系結(jié)構(gòu)，分析比較了國內(nèi)外當(dāng)前典型的硬件平臺(tái)，重點(diǎn)討論了目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)常用的處理器、射頻芯片、電源和傳感器各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并詳細(xì)比較了目前應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線通信技術(shù)。 關(guān)鍵詞 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件平臺(tái) 低功耗 無線通信 引 言 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN(Wireless Sensol Network)是一種由傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)測、感知和采集節(jié)點(diǎn)部署區(qū)的觀察者感興趣的感知對(duì)象的各種信息(如光強(qiáng)、溫度、濕度、噪音和有害氣體濃度等物理現(xiàn)象)，并對(duì)這些信息進(jìn)行處理后以無線的方式發(fā)送出去，通過無線網(wǎng)絡(luò)最終發(fā)送給觀察者。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事偵察、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療護(hù)理、智能家居、工業(yè)生產(chǎn)控制以及商業(yè)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。 在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)具有端節(jié)點(diǎn)和路由的功能：一方面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理；另一方面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的融合和路由，對(duì)本身采集的數(shù)據(jù)和收到的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，轉(zhuǎn)發(fā)路由到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)往往個(gè)數(shù)有限，而且常常能量能夠得到補(bǔ)充；網(wǎng)關(guān)通常使用多種方式(如Internet、衛(wèi)星或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等)與外界通信。而傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目非常龐大，通常采用不能補(bǔ)充的電池提供能最；傳感器節(jié)點(diǎn)的能量一旦耗盡，那么該節(jié)點(diǎn)就不能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和路由的功能，直接影響整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的健壯性和生命周期。因此，傳感器網(wǎng)絡(luò)主要研究的是傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。具體應(yīng)用不同，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)也不盡相同，但是其基本結(jié)構(gòu)是一樣的。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)一般由處理器單元、無線傳輸單元、傳感器單元和電源模塊

使用諸如ZigBee等協(xié)議的低功率無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)過程控制領(lǐng)域新興的最具有吸引力的技術(shù)之一，因?yàn)檫@些網(wǎng)絡(luò)允許在信號(hào)場內(nèi)布置計(jì)算能力，而以往這樣做會(huì)因成本而受限。 因?yàn)樾聜鞲衅鞴?jié)點(diǎn)價(jià)格低廉，只有以前的1/4，而且耗電很少(許多能用一節(jié)電池維持兩年或更長時(shí)間)，它們很自然地適合于工業(yè)設(shè)置內(nèi)無法部署常規(guī)有線傳感器的領(lǐng)域。 由于這些新型低功率傳感器能隨處可用，工業(yè)工程師預(yù)想了它們的應(yīng)用，早期使用者也開始了與ZigBee和其它無線協(xié)議有關(guān)的試運(yùn)行項(xiàng)目。然而，隨著組織開始采用這些無線傳感器和控制網(wǎng)絡(luò)，兩大重要的障礙也隨之而來：部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)極度耗費(fèi)時(shí)間，因?yàn)檠兄乒芾砭W(wǎng)絡(luò)和元件的軟件很復(fù)雜——尤其是工業(yè)設(shè)置內(nèi)的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)需要執(zhí)行高級(jí)功能；而且領(lǐng)先的無線協(xié)議(如ZigBee/802.14.5、802.11g和802.11s等)不完全支持工業(yè)應(yīng)用特定的技術(shù)需求。 這些挑戰(zhàn)如此重大，以至于拖慢了部署計(jì)劃，并且給最初無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興奮狂熱迎頭澆了一盆冷水。好消息是解決兩大挑戰(zhàn)的解決方案正在涌現(xiàn)——將這些令人沮喪的障礙物排除到部署上。本文接下來將花大量篇幅探討這些挑戰(zhàn)，并介紹組織如何利用最新的解決方案來克服這些攔路虎。 難以部署？為什么無線傳感器和控制網(wǎng)絡(luò)難以部署而且耗費(fèi)時(shí)日有兩大主要原因： “我怎么能得到講同一語言的所有東西？”問題——無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署將原本設(shè)計(jì)不在一起工作的物體弄到了一塊： a)傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備(如專有的ZigBee設(shè)備) b)現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò) c)企業(yè)計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)有的SCADA、OPC、MODBUS和其它系統(tǒng) “編程慢”問題——管理無線傳感器和控

引 言 隨著微機(jī)電技術(shù)、低功耗嵌入式技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，具有感知能力、計(jì)算能力和無線通信能力的微型傳感器得到了廣泛的應(yīng)用。這些由無線微型傳感器組成的傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或檢測對(duì)象的信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行處理，傳送到需要這些信息的用戶。這便是被美國商業(yè)周刊認(rèn)定的21世紀(jì)最具影響力的21項(xiàng)技術(shù)之一——無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)。 在一個(gè)20層樓高、有著上千個(gè)房間的龐大醫(yī)院中，一位剛進(jìn)入大樓的坐在智能車中的老年人或殘障病人，如何可以輕松地到達(dá)自己要去的房間?我們正在嘗試為這樣的需求提供一種不需要外界干預(yù)的“室內(nèi)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)”——稱為“無線復(fù)眼系統(tǒng)(Wireless MOSaic Eyes，WiME)”。概括地講，它是一個(gè)基于生物行為啟發(fā)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過空中大量分布的無線節(jié)點(diǎn)對(duì)智能車提供行為控制，因此是一個(gè)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)。 WiME涉及兩個(gè)路由問題：一個(gè)是在地理空間的機(jī)器人路徑規(guī)劃，另一個(gè)是在分散的通信節(jié)點(diǎn)之間的信息通信路由。復(fù)眼可以作為機(jī)器人導(dǎo)航過程中的電子燈塔；無線復(fù)眼網(wǎng)絡(luò)可以被認(rèn)為是描述地理空間的一個(gè)拓?fù)鋱D、地理路徑規(guī)劃，也可以被簡化為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中的路徑規(guī)劃。因此在WiME中，空間路徑規(guī)劃和信息通信路由可以以完全相同的方式工作，而路徑規(guī)劃將根據(jù)各分散節(jié)點(diǎn)的語義定義為基礎(chǔ)。 為了在WiME這樣一個(gè)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)完整地圖的機(jī)器人導(dǎo)航，本設(shè)計(jì)使用一種單步方向查詢的路徑存儲(chǔ)和查詢系統(tǒng)。為了進(jìn)一步減小資源有限的無線傳感器節(jié)點(diǎn)中的路徑信息

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是組織無線傳感器節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)技術(shù)，有多種形態(tài)和組網(wǎng)方式。按照其組網(wǎng)形態(tài)和方式來看，有集中式、分布式和混合式。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的集中式結(jié)構(gòu)類似移動(dòng)通信的蜂窩結(jié)構(gòu)，集中管理；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式結(jié)構(gòu)，類似Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可自組織網(wǎng)絡(luò)接人連接，分布管理；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的混合式結(jié)構(gòu)包括集中式和分布式結(jié)構(gòu)的組合。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)狀式結(jié)構(gòu)，類似Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀分布連接和管理。如果按照節(jié)點(diǎn)功能及結(jié)構(gòu)層次來看，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常可分為平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、分級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以及Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。無線傳感器節(jié)點(diǎn)經(jīng)多跳轉(zhuǎn)發(fā)，通過基站或匯聚節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)關(guān)接人網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)對(duì)感應(yīng)信息進(jìn)行管理、分類和處理，再把感應(yīng)信息送給應(yīng)用用戶使用。研究和開發(fā)有效、實(shí)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為構(gòu)建高性能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)十分重要，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)嚴(yán)重制約無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議（如MAC協(xié)議和路由協(xié)議）設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和性能的發(fā)揮。下面根據(jù)節(jié)點(diǎn)功能及結(jié)構(gòu)層次分別加以介紹。 （1）平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最簡單的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示，所有節(jié)點(diǎn)為對(duì)等結(jié)構(gòu)，具有完全一致的功能特性，也就是說每個(gè)節(jié)點(diǎn)均包含相同的MAC、路由、管理和安全等協(xié)議。這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，易維護(hù)，具有較好的健壯性，事實(shí)上就是一種Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式。由于沒有中心管理節(jié)點(diǎn)，故采用自組織協(xié)同算法形成網(wǎng)絡(luò)，其組網(wǎng)算法比較復(fù)雜。 圖1 無線傳感器平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) （2）分級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（也稱層次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)） 分級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一種擴(kuò)展拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所示，網(wǎng)絡(luò)分為上層和

由于大多數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用都是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的，共同完成信息收集、目標(biāo)監(jiān)視和感知環(huán)境的任務(wù)。因此，在信息采集的過程中，采用各個(gè)節(jié)點(diǎn)單獨(dú)傳輸數(shù)據(jù)到匯聚節(jié)點(diǎn)的方法顯然是不合適的。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)存在大量冗余信息，這樣會(huì)浪費(fèi)大量的通信帶寬和寶貴的能量資源。此外，還會(huì)降低信息的收集效率，影響信息采集的及時(shí)性。 為避免上述問題，人們采用了一種稱為數(shù)據(jù)融合（或稱為數(shù)據(jù)匯聚）的技術(shù)。所謂數(shù)據(jù)融合是指將多份數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行處理，組合出更高效、更符合用戶需求的數(shù)據(jù)的過程。在大多數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用當(dāng)中，許多時(shí)候只關(guān)心監(jiān)測結(jié)果，并不需要收到大量原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)融合是處理該類問題的有效手段。 1．?dāng)?shù)據(jù)融合技術(shù)的產(chǎn)生背景來自于數(shù)據(jù)融合的幾個(gè)重要作用 （1）節(jié)省能量 由于部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)，考慮了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可靠性和監(jiān)測信息的準(zhǔn)確性（即保證一定的精度），需要進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的冗余配置。在這種冗余配置的情況下，監(jiān)測區(qū)域周圍的節(jié)點(diǎn)采集和報(bào)告的數(shù)據(jù)會(huì)非常接近或相似，即數(shù)據(jù)的冗余程度較高。如果把這些數(shù)據(jù)都發(fā)給匯聚節(jié)點(diǎn)，在已經(jīng)滿足數(shù)據(jù)精度的前提下，除了使網(wǎng)絡(luò)消耗更多的能量外，匯聚節(jié)點(diǎn)并不能獲得更多的信息。而采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，就能夠保證在向匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)之前，處理掉大量冗余的數(shù)據(jù)信息，從而節(jié)省了網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的能量資源。 （2）獲取更準(zhǔn)確的信息 由于環(huán)境的影響，來自傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)存在著較高的不可靠性。通過對(duì)監(jiān)測同一區(qū)域的傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，有效地提高獲取信息的精度和可信度。 （3）提高數(shù)據(jù)收集效率 網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量，降低傳輸擁塞，降低數(shù)據(jù)傳輸延遲，減少傳輸數(shù)據(jù)沖突碰撞現(xiàn)象，可在一定程度上提高網(wǎng)絡(luò)收集

在很多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，沒有節(jié)點(diǎn)位置信息的監(jiān)測信息往往毫無意義。當(dāng)監(jiān)測到事件發(fā)生時(shí)，關(guān)心的一個(gè)重要問題就是該事件發(fā)生的位置，如森林火災(zāi)監(jiān)測，天然氣管道泄漏監(jiān)測等。這些事件的發(fā)生，首先需要知道的就是自身的地理位置信息。定位信息除了用來報(bào)告事件發(fā)生的地點(diǎn)外，還可用于目標(biāo)跟蹤、目標(biāo)軌跡預(yù)測、協(xié)助路由以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾淼取?常見的定位技術(shù)如全球定位系統(tǒng)（globe position system，GPS）是目前應(yīng)用最廣的、最成熟的定位系統(tǒng)，通過衛(wèi)星的授時(shí)和測距來對(duì)用戶節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，具有較高的定位精度，實(shí)時(shí)性較好，抗干擾能量強(qiáng)。但是，使用GPS技術(shù)定位只適合于視距通信的場合，即室外無遮擋的環(huán)境，用戶節(jié)點(diǎn)通常能耗高、體積大且成本也較高，還需要固定基礎(chǔ)設(shè)施等，這不太適合低成本自組織無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。另外，機(jī)器人領(lǐng)域采用的定位技術(shù)也與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)不同，盡管二者非常相似，節(jié)點(diǎn)都具有自組織和移動(dòng)特性，但是機(jī)器人節(jié)點(diǎn)數(shù)量少，節(jié)點(diǎn)能量充足且攜帶精確的測距設(shè)各，這在一般的能量受限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中很難滿足類似的條件。由于資源和能量受限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)定位的算法和定位技術(shù)都提出了較高的要求。因此，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)或定位算法通常需要具各以下重要特征：自組織特性，節(jié)點(diǎn)可能隨機(jī)分布或人工部署；能量高效特性，盡量采用低復(fù)雜度的定位算法，減少通信開銷，延遲網(wǎng)絡(luò)壽命；分布式計(jì)算特性，各個(gè)節(jié)點(diǎn)都計(jì)算自己的位置信息；魯棒性，可能監(jiān)測數(shù)據(jù)有誤差，要求定位算法具有良好的容錯(cuò)性；節(jié)點(diǎn)位置計(jì)算的常用方法。 1．定位的基本方法 （1）三邊測量法（trilateration） 如圖1所示，已知A、B、C三個(gè)節(jié)點(diǎn)

智能交通系統(tǒng)(ITS)應(yīng)用在城市交通中主要體現(xiàn)在微觀的交通信息采集、交通控制和誘導(dǎo)等方面，通過提高對(duì)交通信息的有效使用和管理來提高交通系統(tǒng)的效率，主要是由信息采集輸入、策略控制、輸出執(zhí)行、各子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳輸與通信等子系統(tǒng)組成。信息采集子系統(tǒng)通過傳感器采集車輛和路面信息，策略控制子系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)(如通行量最大、或平均候車時(shí)間最短等)運(yùn)用計(jì)算方法(例如模糊控制、遺傳算法等)計(jì)算出最佳方案，并輸出控制信號(hào)給執(zhí)行子系統(tǒng)(一般是交通信號(hào)控制器)，以引導(dǎo)和控制車輛的通行，達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)。 無線傳感網(wǎng)促進(jìn)智能交通的發(fā)展 智能交通系統(tǒng)(ITS)應(yīng)用在城市交通中主要體現(xiàn)在微觀的交通信息采集、交通控制和誘導(dǎo)等方面，通過提高對(duì)交通信息的有效使用和管理來提高交通系統(tǒng)的效率，主要是由信息采集輸入、策略控制、輸出執(zhí)行、各子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳輸與通信等子系統(tǒng)組成。信息采集子系統(tǒng)通過傳感器采集車輛和路面信息，策略控制子系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)(如通行量最大、或平均候車時(shí)間最短等)運(yùn)用計(jì)算方法(例如模糊控制、遺傳算法等)計(jì)算出最佳方案，并輸出控制信號(hào)給執(zhí)行子系統(tǒng)(一般是交通信號(hào)控制器)，以引導(dǎo)和控制車輛的通行，達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種融合短程無線通訊技術(shù)、微電子傳感器、嵌入式系統(tǒng)的新技術(shù)，逐漸被用于智能交通系統(tǒng)等需要數(shù)據(jù)采集與檢測的相關(guān)領(lǐng)域?；贗EEE802.15.4規(guī)范的ZigBee技術(shù)，具備以下良好特性：①功耗低，2節(jié)普通5號(hào)電池可支持一個(gè)節(jié)點(diǎn)工作6~24個(gè)月;②組網(wǎng)能力強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)最多可達(dá)個(gè)節(jié)點(diǎn)，并支持樹狀、星狀、網(wǎng)狀等多種組網(wǎng)方式;③傳輸距離遠(yuǎn)，兩節(jié)點(diǎn)室外傳輸距離可達(dá)幾百米，在增加發(fā)射功率后可達(dá)幾千

IoT無線傳感器是一種集成了傳感器、通信模塊和微控制器等功能于一體的智能設(shè)備，用于實(shí)時(shí)獲取、處理和傳輸各種環(huán)境數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制的技術(shù)。面向IoT無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增材制造模塊化平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)旨在為IoT應(yīng)用提供定制化的硬件支持，使用戶可以根據(jù)具體需求靈活配置傳感器節(jié)點(diǎn)的功能和性能。該模塊化平臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)包括以下關(guān)鍵方面：1. 硬件設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)支持不同類型傳感器接口的模塊化傳感器節(jié)點(diǎn)，包括CSNE151-104溫濕度傳感器、光照傳感器、加速計(jì)等，并提供靈活可擴(kuò)展的硬件接口，以便用戶根據(jù)具體應(yīng)用需求選擇合適的傳感器組合。2. 通信模塊：集成無線通信模塊，如Wi-Fi、藍(lán)牙、LoRa等，以實(shí)現(xiàn)與其他傳感器節(jié)點(diǎn)和基站的數(shù)據(jù)傳輸，保證數(shù)據(jù)的可靠性和實(shí)時(shí)性。同時(shí)考慮通信模塊的功耗優(yōu)化，延長傳感器節(jié)點(diǎn)的使用壽命。3. 電源管理：設(shè)計(jì)高效的電源管理系統(tǒng)，支持多種電源接入方式（如電池、太陽能等），并具備低功耗待機(jī)和休眠模式，以減小能耗并延長節(jié)點(diǎn)工作時(shí)間。4. 軟件平臺(tái)：提供友好的軟件開發(fā)平臺(tái)，支持常見的IoT通信協(xié)議和數(shù)據(jù)處理算法，為用戶提供快速搭建和部署傳感器網(wǎng)絡(luò)的工具和支持。5. 安全性：考慮數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)的安全性，包括數(shù)據(jù)加密、身份驗(yàn)證等措施，以確保傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全性和隱私保護(hù)。綜上所述，面向IoT無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增材制造模塊化平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)需要結(jié)合硬件、通信、電源管理、軟件平臺(tái)和安全性等方面的要求，為用戶提供高度定制化、性能穩(wěn)定、安全可靠的傳感器網(wǎng)絡(luò)解決方案。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量分布在空間中的XC18V04VQ44C無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有感知、處理、存儲(chǔ)和通信能力，能夠收集環(huán)境中的各種數(shù)據(jù)，并通過無線通信將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)或其他節(jié)點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)和挑戰(zhàn)。特點(diǎn)：1、分布式部署：無線傳感器節(jié)點(diǎn)是分布在空間中的，可以覆蓋較大的區(qū)域。節(jié)點(diǎn)之間的距離通常較近，可以形成密集的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。2、自組織和自配置：無線傳感器節(jié)點(diǎn)可以自動(dòng)組織成網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)需要進(jìn)行自配置，無需人工干預(yù)。節(jié)點(diǎn)之間可以進(jìn)行自動(dòng)的拓?fù)錁?gòu)建和路由選擇，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的變化。3、資源受限：無線傳感器節(jié)點(diǎn)通常具有有限的計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力和能量供應(yīng)。節(jié)點(diǎn)的體積小、功耗低，資源有限，限制了節(jié)點(diǎn)的功能和性能。4、多跳通信：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通常通過多跳通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。節(jié)點(diǎn)之間的距離較近，可以通過多跳方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥繕?biāo)節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和匯聚。5、自組織感知和處理：無線傳感器節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行自組織感知和處理。節(jié)點(diǎn)可以感知環(huán)境中的各種信息，如溫度、濕度、壓力等，然后進(jìn)行本地處理和分析，以提取有用的信息。挑戰(zhàn)：1、能量管理：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通常由電池供電，能量是節(jié)點(diǎn)的重要資源。如何有效管理能量，延長節(jié)點(diǎn)的壽命，是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的重要挑戰(zhàn)。2、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建和路由選擇：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通常分布在空間中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化。如何構(gòu)建有效的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇合適的路由路徑，以實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸和通信，是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。3、數(shù)據(jù)傳輸和傳輸可靠性：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通過無線通信進(jìn)行

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，WSN）是一種由大量分布式傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用于感知、采集和傳輸環(huán)境中的各種信息。為了實(shí)現(xiàn)低功耗和高效能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，可以基于8位RISC（Reduced Instruction Set Computer）結(jié)構(gòu)的低功耗MCU（MicroController Unit）進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文將從以下幾個(gè)方面介紹基于8位RISC結(jié)構(gòu)低功耗MCU實(shí)現(xiàn)TCA6416APWR無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。一、硬件設(shè)計(jì)1、MCU選擇：選擇具有8位RISC結(jié)構(gòu)的低功耗MCU作為主控芯片，如Atmel AVR系列、Microchip PIC系列等。2、傳感器選擇：根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求選擇適宜的傳感器模塊，如溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器等。3、無線通信模塊選擇：選擇低功耗的無線通信模塊，如低功耗藍(lán)牙模塊、ZigBee模塊等。二、軟件設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)架構(gòu)，包括傳感器數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和無線通信等功能模塊。2、傳感器數(shù)據(jù)采集：通過MCU的模擬輸入引腳連接傳感器模塊，采集環(huán)境中的各種信息，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。3、數(shù)據(jù)處理：對(duì)采集到的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，可以進(jìn)行濾波、數(shù)據(jù)壓縮等操作，以減少數(shù)據(jù)傳輸量和能耗。4、無線通信：通過MCU的串口或SPI接口與無線通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，將處理后的傳感器數(shù)據(jù)通過無線通信模塊發(fā)送給其他節(jié)點(diǎn)或上位機(jī)。三、功耗優(yōu)化1、睡眠模式：利用MCU的睡眠模式來降低功耗，在無任務(wù)執(zhí)行時(shí)將MCU置于睡眠狀態(tài)，減少功耗。2、時(shí)鐘頻率調(diào)節(jié)：根據(jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)MCU的時(shí)鐘頻率，降低功耗

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，WSN）作為一種新型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸得到廣泛應(yīng)用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)BAS16由大量的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，這些節(jié)點(diǎn)可以感知、處理和傳輸環(huán)境信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。然而，傳感器節(jié)點(diǎn)的能源有限，因此如何降低功耗成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的重要問題。本文將著重介紹低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)節(jié)點(diǎn)數(shù)量多：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)數(shù)量通常上千甚至上萬個(gè)。能源有限：傳感器節(jié)點(diǎn)通常使用電池供電，因此能源有限，節(jié)點(diǎn)的壽命受到限制。傳輸距離短：傳感器節(jié)點(diǎn)通常部署在相對(duì)密集的區(qū)域內(nèi)，節(jié)點(diǎn)之間的距離較短，信號(hào)傳輸距離通常在幾十米到幾百米之間。自組織網(wǎng)絡(luò)：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常是一種自組織網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)之間可根據(jù)需要自動(dòng)組成網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)傳輸密集：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常需要頻繁地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此需要高效的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。安全性要求高：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常用于監(jiān)測和控制重要的物理環(huán)境，因此安全性要求比較高。二、低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，需要從節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、協(xié)議設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)管理等方面入手。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本組成單元，因此節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的功耗控制至關(guān)重要。（1）節(jié)能硬件設(shè)計(jì)：傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)應(yīng)具有低功耗、高性能的特點(diǎn)，包括低功耗的處理器、低功耗的無線收發(fā)電路和低功耗的存儲(chǔ)器等。（2）功耗優(yōu)化算法：在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，還需要采用一些功耗優(yōu)化算法，例如睡眠調(diào)度、數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)聚合等。協(xié)議設(shè)計(jì)協(xié)議設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，主要包括網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層協(xié)

傳感器節(jié)點(diǎn)是一種低價(jià)低功耗的微嵌入式設(shè)備，必然導(dǎo)致處理能力弱，存儲(chǔ)容量小。為完成各種任務(wù)，傳感器節(jié)點(diǎn)需要完成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的收集和轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的管理和處理、對(duì)聚集節(jié)點(diǎn)的任務(wù)請(qǐng)求和節(jié)點(diǎn)控制的響應(yīng)。傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)BP5220A的挑戰(zhàn)之一就是如何利用有限的計(jì)算和存儲(chǔ)資源來完成許多合作任務(wù)。節(jié)點(diǎn)初步處理和整合收集到的信息和其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)給它的信息，然后通過相鄰節(jié)點(diǎn)的接力傳輸?shù)交荆偻ㄟ^互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星等方式傳輸?shù)阶罱K用戶。傳感器節(jié)點(diǎn)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本功能單元。傳感器節(jié)點(diǎn)的基本模塊包括：傳感器單元、處理單元、通訊單元和電源部分。處理模塊是傳感器節(jié)點(diǎn)的核心，負(fù)責(zé)整個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備控制、任務(wù)分配和調(diào)度、數(shù)據(jù)集成和傳輸。傳感器節(jié)點(diǎn)的工作原理在傳感器節(jié)點(diǎn)中，電源模塊為節(jié)點(diǎn)提供能量，是整個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)的基本模塊。由于節(jié)點(diǎn)體積的限制，傳感器節(jié)點(diǎn)的能量非常有限。因此，在整個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，采取了一系列有效措施，以低功耗、高精度為主要要求，節(jié)約能源。此外，醫(yī)療傳感器節(jié)點(diǎn)不能頻繁更換電池，影響人們的正常生活。因此，醫(yī)療節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)應(yīng)該有很長的生命周期。

西蒙：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種先進(jìn)的自然觀測解決方案，其自動(dòng)化程度和數(shù)據(jù)質(zhì)量肯定很好，因?yàn)槲覀儗⒏鞣N不同的功能結(jié)合起來，比如高分辨率的跟蹤技術(shù)，能夠跟蹤帶標(biāo)簽的動(dòng)物，并在小范圍內(nèi)進(jìn)行近距離感應(yīng)。你為什么要為SiliconLabs選擇無線解決方案？這項(xiàng)創(chuàng)新的自然觀測技術(shù)允許直接近距離感應(yīng)、高分辨率跟蹤和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)下載，這樣研究小組就可以收集更多的數(shù)據(jù)并觀察野生蝙蝠。WSN為傳染病傳播、野生動(dòng)物資源、覓食策略和生理學(xué)等科學(xué)知識(shí)開辟了一個(gè)新的領(lǐng)域。在本文中，兩位杰出的科學(xué)家還解釋了他們的研究成果，以及結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。如何收集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息？西蒙：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種BQ2000TPN-B5先進(jìn)的自然觀測解決方案，其自動(dòng)化程度和數(shù)據(jù)質(zhì)量肯定很好，因?yàn)槲覀儗⒏鞣N不同的功能結(jié)合起來，比如高分辨率的跟蹤技術(shù)，能夠跟蹤帶標(biāo)簽的動(dòng)物，并在小范圍內(nèi)進(jìn)行近距離感應(yīng)?？蔁o線傳送的標(biāo)簽可輕到1克，包括外殼和電池；具有遠(yuǎn)距離下載能力的GPS跟蹤系統(tǒng)可重到1克，而且非常耗電。對(duì)于我這位生物學(xué)家來說，最激動(dòng)人心的事情就是近距離追蹤。如果你一直在研究動(dòng)物的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)，并且有大量的數(shù)據(jù)，那么這些標(biāo)簽?zāi)軌蚧ハ嘟粨Q信息，讓觀察者每隔幾秒鐘就能獲取一整群動(dòng)物的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，這將會(huì)帶來很大的幫助。你為什么要為SiliconLabs選擇無線解決方案？尼克拉斯：從2017年開始，我們在所有的研究中使用了SiliconLabsEFR32無線SoC系列的解決方案。該標(biāo)簽具有近距離記錄和定位功能，可在兩個(gè)不同頻率運(yùn)行。我們必須使用三個(gè)獨(dú)立的IC來支持這些功能，然后才能使用SiliconLabs產(chǎn)品。但是，SiliconLabs的

IPC是目前實(shí)現(xiàn)方式中最典型的一種，制造商將各種接口模塊(卡)設(shè)計(jì)成模塊化，與通用主機(jī)模塊相結(jié)合，以達(dá)到通用計(jì)算機(jī)與特定通信系統(tǒng)連接的目的，用戶購買時(shí)可根據(jù)需要選擇接口模塊(卡)和通用主機(jī)滿足處理能力，從而構(gòu)建出數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)的硬件平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上開發(fā)專用數(shù)據(jù)處理軟件，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)等功能。在現(xiàn)代企業(yè)中，生產(chǎn)線的自動(dòng)化系統(tǒng)一般采用PLC作為控制、通信的主要節(jié)點(diǎn)，其中最常用的是現(xiàn)場總線協(xié)議；而在企業(yè)的管理運(yùn)行系統(tǒng)中，主要節(jié)點(diǎn)采用TCP/IP協(xié)議作為通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信，打通不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)指令的快速下達(dá)和生產(chǎn)狀態(tài)的快速發(fā)布等數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)等功能，從而提高企業(yè)管理生產(chǎn)的效率，是數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)技術(shù)出現(xiàn)和發(fā)展的客觀要求。數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)的作用是連接不同的通信系統(tǒng)，BB132實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，因此，首先，不同的系統(tǒng)必須有物理連接，在物理連接的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同系統(tǒng)的通信協(xié)議，利用該協(xié)議所允許的接口進(jìn)行軟件連接，通過數(shù)據(jù)的接收和處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。DataGateway需要兩個(gè)元素：接口和數(shù)據(jù)處理。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，界面選擇的豐富和操作能力的提高，使得具有相應(yīng)界面的計(jì)算機(jī)，通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件的安裝，成為一個(gè)數(shù)據(jù)入口。IPC是目前實(shí)現(xiàn)方式中最典型的一種，制造商將各種接口模塊(卡)設(shè)計(jì)成模塊化，與通用主機(jī)模塊相結(jié)合，以達(dá)到通用計(jì)算機(jī)與特定通信系統(tǒng)連接的目的，用戶購買時(shí)可根據(jù)需要選擇接口模塊(卡)和通用主機(jī)滿足處理能力，從而構(gòu)建出數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)的硬件平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上開發(fā)專用數(shù)據(jù)處理軟件，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)等功能。其基本功能是實(shí)現(xiàn)不同通信協(xié)議

我們知道，傳統(tǒng)工業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備、產(chǎn)品的生產(chǎn)、檢修、追溯，大部分都是通過人工來操作，嚴(yán)重依賴?yán)瞎と说慕?jīng)驗(yàn)判斷，而且傳承周期很長。因此可以預(yù)測，傳統(tǒng)工業(yè)逐漸會(huì)被新工業(yè)生態(tài)體系所替代。以機(jī)器、原材料、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、產(chǎn)品以及人之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為基礎(chǔ)，通過對(duì)工業(yè)數(shù)據(jù)的全面深度感知、實(shí)時(shí)傳輸交換、快速計(jì)算處理和高級(jí)建模分析，實(shí)現(xiàn)智能控制、運(yùn)營優(yōu)化和生產(chǎn)組織方式變革的就是服務(wù)驅(qū)動(dòng)型的新工業(yè)生態(tài)體系 —— 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。新工業(yè)生態(tài)體系工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的最早概念來自于美國，是GE公司率先提出來的。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以分為三個(gè)階段：·工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)1.0，通過建設(shè)以IP技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)連接體系，實(shí)現(xiàn)工廠IT網(wǎng)絡(luò)與OT網(wǎng)絡(luò)的連接，工廠外部企業(yè)與上下游、智能產(chǎn)品、用戶的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通?！すI(yè)互聯(lián)網(wǎng)2.0，通過工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、設(shè)備、原材料、產(chǎn)業(yè)鏈等詳細(xì)數(shù)據(jù)的上傳和匯聚，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和工業(yè)APP打下基礎(chǔ)?！すI(yè)互聯(lián)網(wǎng)3.0，通過人工智能、邊緣計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物理世界與數(shù)字世界的智能無縫連接。那么目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)走到哪一步了呢？很可惜，目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)的最高階段，但目前也僅走到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)階段。也就是未來還有很長的路要走。感知是物聯(lián)網(wǎng)的先行技術(shù)，要確保物聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，離不開眾多感知技術(shù)的加持，其中最為關(guān)鍵的技術(shù)之一便是ADG506AKN傳感器。傳感器是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和核心，是自動(dòng)化智能設(shè)備的關(guān)鍵部件，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，將給傳感器企業(yè)帶來巨大的機(jī)會(huì)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一方面給傳感器企業(yè)帶來了機(jī)會(huì)，另一方面也對(duì)傳感器提出了新的要求，主要體現(xiàn)在對(duì)靈敏度、穩(wěn)定性、魯棒性等方面的要求會(huì)更高。同時(shí)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的普及使得傳感器無

無線傳感器的使用日益廣泛，大家對(duì)無線傳感器也有了更多認(rèn)識(shí)。本文中，小編將基于兩大方面對(duì)無線傳感器予以介紹：1. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)講解，2.無線傳感器之無線溫度傳感器組成介紹。一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network, WSN)就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。AD829JN傳感器、感知對(duì)象和觀察者構(gòu)成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)要素。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor network)簡稱WSN，是一種由大量小型傳感器所組成的網(wǎng)絡(luò)。這些小型傳感器一般稱作sensor node(傳感器節(jié)點(diǎn))或者mote(灰塵)。此種網(wǎng)絡(luò)中一般也有一個(gè)或幾個(gè)基站(稱作sink)用來集中從小型傳感器收集的數(shù)據(jù)。傳感器節(jié)點(diǎn)是一種非常小型的計(jì)算機(jī)，一般由以下幾部分組成：1.處理器和內(nèi)存(一般能力都比較有限)。2.各類傳感器(溫度、濕度、聲音、加速度、全球定位等)。3.通訊設(shè)備(一般是無線電收發(fā)器或光學(xué)通信設(shè)備)。4.電池(一般是干電池，也有使用太陽能電池的)。5.其他設(shè)備，包括各種特定用途的芯片，串行并行接口等(USB，RS232)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的基站的作用是從各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)，集中處理然后提交給用戶。因此，基站一般有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理和通訊能力以及更持久的電力。DL-WZXT無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò)。DL-WZXT無線傳感網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)，是新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò),

在健康監(jiān)測環(huán)境下醫(yī)療監(jiān)測是一個(gè)由各個(gè)等級(jí)的醫(yī)療專業(yè)人士實(shí)施的嚴(yán)格的過程，但這些專業(yè)人士實(shí)施的過程中，仍然不能避免意外的人為錯(cuò)誤。在健康監(jiān)測環(huán)境中，人為錯(cuò)誤應(yīng)該減少到零，但是這通常是達(dá)不到的。因此在過去的十年，針對(duì)減少醫(yī)療過程中的人為錯(cuò)誤開展了很多研究工作。研究者已經(jīng)從信息通信技術(shù)（lank">ICT）入手來減少醫(yī)療過程中的人為錯(cuò)誤。需要說明的是ICT所帶來的創(chuàng)新不僅僅是提高患者自動(dòng)監(jiān)測過程的可實(shí)施性，更重要的是極大的提高了該過程可靠性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是信息通信技術(shù)方面比較好的技術(shù)，最初是用于軍事方面戰(zhàn)場上的的監(jiān)測，無線AD537JD傳感器技術(shù)還有很多別的應(yīng)用，例如環(huán)境學(xué)習(xí)、動(dòng)物保護(hù)、生產(chǎn)線、樓宇安全，這樣便使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用于醫(yī)療環(huán)境來提高病患監(jiān)視的可信度。基本上，無線傳感器設(shè)備的尺寸非常小，這樣可以更好的應(yīng)用于監(jiān)測病人的身體健康狀況，從而解決醫(yī)生或者護(hù)士難以全天隨時(shí)隨地守護(hù)病人的問題。同時(shí)肯定可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)全球一體化的可能性，通過因特網(wǎng)發(fā)送該重要病人的身體健康信息到別的專家醫(yī)生的手持設(shè)備，因?yàn)楝F(xiàn)在任何一個(gè)醫(yī)生都有手持設(shè)備。所以考慮到這些方面，就得更多的提到無線拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，它是LAN的擴(kuò)展，同時(shí)在有限的布線數(shù)量的情況下有比較遠(yuǎn)范圍的通信距離，這樣使重要的信息能通過處于無線傳感器拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)（WSMN）中的傳感器來傳送，無線傳感器拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)（WSMN）是無線傳感器和拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的組合。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)部署好后，它同時(shí)提供了不同的機(jī)能來提高環(huán)境的監(jiān)測能力。另外一個(gè)ICT的革新是無線射頻識(shí)別（RFID），它不僅僅用于病患的監(jiān)測，還用于醫(yī)療設(shè)備醫(yī)療手術(shù)設(shè)備的管理、藥品的管理以及危險(xiǎn)醫(yī)

日前有報(bào)道稱，英特爾正在聯(lián)合初創(chuàng)公司Ozmo力推WiFi方案以期取代藍(lán)牙成為無線個(gè)人局域網(wǎng)(PAN)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而WiFi的目標(biāo)還不僅在于藍(lán)牙，ZigBee在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)領(lǐng)域主流地位也面臨岌岌可危的局面，借助低功耗WiFi解決方案，初創(chuàng)公司GainSpan稱他們已經(jīng)擁有了在這場陣地戰(zhàn)中取得勝利的重量級(jí)武器，英特爾則再一次成為了幕后的推動(dòng)者。創(chuàng)新之路“GainSpan為低功耗和低占空比的應(yīng)用提供WiFi解決方案，我們針對(duì)WiFi無線傳感器網(wǎng)絡(luò)推出的產(chǎn)品GS1010能夠確保在一節(jié)AA電池供電下長達(dá)5～10年的使用時(shí)間(具體數(shù)字取決于不同應(yīng)用中的采樣頻率)?！盙ainspan公司總裁兼首席執(zhí)行官VijayParmar對(duì)《國際電子商情》表示。在2006年帶隊(duì)成立GainSpan之前，Parmar曾在英特爾公司工作四年。GainSpan創(chuàng)新的種子來自于英特爾內(nèi)部孵化器“新業(yè)務(wù)規(guī)劃小組”的一個(gè)項(xiàng)目?！霸谟⑻貭柟ぷ鞯臅r(shí)候，我所在的開發(fā)團(tuán)隊(duì)被分配進(jìn)行WSN的市場研究，”Parmar介紹道?！爱?dāng)時(shí)我們首先想到的便是聲稱能夠滿足超低功耗需求的ZigBee，不過最終卻把研究對(duì)象轉(zhuǎn)向了WiFi。對(duì)于WiFi來說，要滿足無WSN要求最關(guān)鍵的就是功耗問題，因?yàn)槿藗冇∠笾羞@是一種相當(dāng)耗電的無線技術(shù)。好在2005年末，在得到來自英特爾內(nèi)部的資金支持之前，我們就已經(jīng)完成了大約80%左右的工作?！北M管新業(yè)務(wù)規(guī)劃小組旗下的許多項(xiàng)目最終都會(huì)并入到英特爾的主要產(chǎn)品線中去，但是由于與主營業(yè)務(wù)相關(guān)度不是很大，英特爾最終決定將Parmar所在的團(tuán)隊(duì)從公司拆分出去。于是2006年9月，在英特爾創(chuàng)投和其他三個(gè)投資公司1

2011年12月23日，全球領(lǐng)先的高性能模擬集成電路制造商凌力爾特公司宣布收購領(lǐng)先的低功率無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)技術(shù)供應(yīng)商DustNetworks公司。DustNetworks位于加州海沃德(Hayward,CA)，此次收購將使凌力爾特能夠提供完整的高性能無線傳感器網(wǎng)絡(luò)解決方案。DustNetworks公司的低功耗無線電和軟件技術(shù)補(bǔ)充了凌力爾特在工業(yè)設(shè)備、電源管理和能量收集BA595E6393技術(shù)方面的優(yōu)勢。 DustNetworks業(yè)經(jīng)驗(yàn)證的低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可將凌力爾特的產(chǎn)品組合擴(kuò)展至工業(yè)過程控制、數(shù)據(jù)采集和能量收集這些重點(diǎn)增長領(lǐng)域。DustNetworks的超低功耗無線系統(tǒng)可對(duì)凌力爾特的模擬與數(shù)字傳感器接口IC、能量收集和電源管理產(chǎn)品提供補(bǔ)充，在這些應(yīng)用中，物理參數(shù)的測量在傳統(tǒng)上是不實(shí)際或不可能實(shí)現(xiàn)。 凌力爾特公司信號(hào)調(diào)理與高頻產(chǎn)品副總裁ErikSoule表示：“DustNetworks提供擁有最低功耗的無線電技術(shù)與最完整的網(wǎng)絡(luò)軟件，用以構(gòu)建工業(yè)級(jí)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。通過將其與凌力爾特精準(zhǔn)的低功耗傳感器接口產(chǎn)品和無電池的能量收集技術(shù)相結(jié)合，我們?nèi)缃衲軌蛱峁I(yè)界最高性能的遠(yuǎn)程監(jiān)測解決方案?！?隨著通過機(jī)器對(duì)機(jī)器溝通以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集變得越來越重要，低功耗無線傳感正成為許多終端市場的新興解決方案，包括工業(yè)過程控制、建筑自動(dòng)化和數(shù)據(jù)中心能源管理。DustNetworks公司總裁JoyWeiss表示：“DustNetworks與凌力爾特是完美的結(jié)合，我們已經(jīng)擁有非常互補(bǔ)的產(chǎn)品與客戶，通過凌力爾特的全球銷售網(wǎng)絡(luò)，我們能夠走在前沿，讓傳感器網(wǎng)絡(luò)以更大的規(guī)模邁向無線?！?“Sma

引 言 隨著微機(jī)電技術(shù)、低功耗嵌入式技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，具有感知能力、計(jì)算能力和無線通信能力的微型傳感器得到了廣泛的應(yīng)用。這些由無線微型傳感器組成的傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或檢測對(duì)象的信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行處理，傳送到需要這些信息的用戶。這便是被美國商業(yè)周刊認(rèn)定的21世紀(jì)最具影響力的21項(xiàng)技術(shù)之一——無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)。 在一個(gè)20層樓高、有著上千個(gè)房間的龐大醫(yī)院中，一位剛進(jìn)入大樓的坐在智能車中的老年人或殘障病人，如何可以輕松地到達(dá)自己要去的房間?我們正在嘗試為這樣的需求提供一種不需要外界干預(yù)的“室內(nèi)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)”——稱為“無線復(fù)眼系統(tǒng)(Wireless MOSaic Eyes，WiME)”。概括地講，它是一個(gè)基于生物行為啟發(fā)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過空中大量分布的無線節(jié)點(diǎn)對(duì)智能車提供行為控制，因此是一個(gè)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)。 WiME涉及兩個(gè)路由問題：一個(gè)是在地理空間的機(jī)器人路徑規(guī)劃，另一個(gè)是在分散的通信節(jié)點(diǎn)之間的信息通信路由。復(fù)眼可以作為機(jī)器人導(dǎo)航過程中的電子燈塔；無線復(fù)眼網(wǎng)絡(luò)可以被認(rèn)為是描述地理空間的一個(gè)拓?fù)鋱D、地理路徑規(guī)劃，也可以被簡化為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中的路徑規(guī)劃。因此在WiME中，空間路徑規(guī)劃和信息通信路由可以以完全相同的方式工作，而路徑規(guī)劃將根據(jù)各分散節(jié)點(diǎn)的語義定義為基礎(chǔ)。 為了在WiME這樣一個(gè)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)完整地圖的機(jī)器人導(dǎo)航，本設(shè)計(jì)使用一種單步方向查詢的路徑存儲(chǔ)和查詢系統(tǒng)。為了進(jìn)一步減小資源有限的無線傳感器節(jié)點(diǎn)中的路徑信息

因缺乏利益驅(qū)動(dòng)的殺手級(jí)應(yīng)用，在商用市場中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)并未得到完全的應(yīng)用，這是Plextek為英國通信行業(yè)規(guī)則制定者主導(dǎo)的一份研究報(bào)告所得到的結(jié)論。 這項(xiàng)為期10個(gè)月的委托研究考察了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展、可能的市場增長遠(yuǎn)景以及對(duì)頻譜分配將存在什么暗示。 位于英格蘭Great Chesterford的Plextek公司在這項(xiàng)研究上與St Andrews大學(xué)以及位于劍橋的一家獨(dú)立的研究和技術(shù)組織TWI合作，他們發(fā)現(xiàn)正是傳統(tǒng)的傳感應(yīng)用目前在商業(yè)上發(fā)掘了無線網(wǎng)絡(luò)傳感器的優(yōu)勢。 該研究報(bào)告暗示，隨著各種系統(tǒng)持續(xù)不斷地采用現(xiàn)有的免許可頻段，包括13.56MHz、433MHz、868MHz以及2.4GHz頻段，WSN可能在未來3至5年內(nèi)開始被更為廣泛地部署。對(duì)于WSN來說，主要問題在于頻段擁擠，特別是具有日益增長應(yīng)用的2.4GHz Wi-Fi。 Ofcom委托的這項(xiàng)研究屬于它的“未來無線世界”研發(fā)項(xiàng)目的一個(gè)組成部分，它研究了未來的通信技術(shù)。 “我們的研究得到了一些非常有趣的結(jié)論，”Plextek公司的高級(jí)顧問Steve Methley表示，“之所以缺乏殺手級(jí)應(yīng)用可能緣于若干限制因素，如現(xiàn)有的無線節(jié)點(diǎn)的成本高、最終用戶缺乏了解和體驗(yàn)，特別是關(guān)于‘真實(shí)世界’的可靠性。” Methley補(bǔ)充說，還需要進(jìn)一步改善各種電池以及能源凈化技術(shù)。 Methley表示，“走向殺手級(jí)應(yīng)用的征兆之一可能就是要看看是否包含了主要的系統(tǒng)集成商。如果存在采取專業(yè)的方法來定義、安裝以及維護(hù)真實(shí)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的需求，那么，這樣的玩家將越來越多地進(jìn)入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。” 該研究小組還表示，盡

日前，上海市科委在浦東國際機(jī)場公安分局主持召開了以中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所為總體單位，并聯(lián)合上海市多家高校、研究所共同承擔(dān)的“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及其在道路交通中的應(yīng)用示范研究”項(xiàng)目驗(yàn)收會(huì)。 該項(xiàng)目組攻關(guān)研究了末梢微網(wǎng)、中層傳感網(wǎng)、接入網(wǎng)三級(jí)帶狀傳感網(wǎng)的體系構(gòu)架；傳感網(wǎng)超輕量化IPV6協(xié)議棧；遠(yuǎn)程高速傳輸?shù)膫鞲芯W(wǎng)端機(jī)、基站；交通傳感網(wǎng)的協(xié)同模式識(shí)別算法體系及多元數(shù)據(jù)源的交通綜合信息融合技術(shù)；傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)流特征和模型等無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在交通信息領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。并研制了一系列道路狀態(tài)信息檢測無線傳感器節(jié)點(diǎn)，如聲震無線傳感器網(wǎng)絡(luò)車輛檢測節(jié)點(diǎn)、車輛擾動(dòng)檢測節(jié)點(diǎn)；日夜自動(dòng)轉(zhuǎn)換視頻車輛檢測器；路面溫濕度、積水、結(jié)冰、光照度、煙霧、噪聲檢測器等多種節(jié)點(diǎn)。還結(jié)合科委已經(jīng)部署的微波雷達(dá)車輛檢測器、GPS浮動(dòng)車檢測器等交通信息采集設(shè)備，開發(fā)了無線傳感網(wǎng)接口和網(wǎng)絡(luò)接入單元,具備完全整合第三方設(shè)備的能力。 該項(xiàng)目研發(fā)期間，建立了無線傳感網(wǎng)的仿真、測試、環(huán)模平臺(tái)和交通信息采集綜合測試實(shí)驗(yàn)外場。完成了由市政局信息處和公路處養(yǎng)征辦協(xié)調(diào)，在滬寧高速路段進(jìn)行的“嘉松公路A11-A9無線傳輸”中期演示。演示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了國道和高速管理信息之間的聯(lián)網(wǎng)互通，傳輸距離大于10公里、傳輸速率大于10Mb/s，可以同時(shí)傳輸9路視頻、雙向語音、多路數(shù)據(jù)信息和控制指令，上海市政工程管理局信息處認(rèn)為該成果對(duì)公路處選擇多元通訊系統(tǒng)具有廣泛良好的應(yīng)用價(jià)值。項(xiàng)目組在上海浦東國際機(jī)場建立了高速、高架、地面主干道、次干道等典型道路段，上下匝道口、十字路口、丁字路口等六個(gè)斷面、覆蓋10平方公里范圍的交通信息采集、無線傳輸和控制中