2012年傳感器行業(yè)市場分析
國內(nèi)研究機構如中科院、清華大學、國防科技大學、電子科技大學、哈爾濱工業(yè)大學以及浙江大學等學術團體對WSN進行了跟蹤研究,毋庸置疑,跟蹤國外WSN技術的發(fā)展,并做出開創(chuàng)性的研究工作,對我國國防現(xiàn)代化的發(fā)展具有重要的意義。
WSN的定義和特點
WSN是由一組傳感器節(jié)點以自組織的方式構成的有線或無線網(wǎng)絡,其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息,并發(fā)布給觀察者。如圖1所示,從硬件上看,WSN節(jié)點主要由數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、無線數(shù)據(jù)分析收發(fā)單元以及小型電池單元組成,通常尺寸很小,具有低成本、低功耗、多功能等特點;從軟件上看,它借助于節(jié)點中內(nèi)置傳感器有效探測所處區(qū)域的溫度、濕度、光強度、壓力等環(huán)境參數(shù)以及待測對象的電壓、電流等物理參數(shù),并通過無線網(wǎng)絡將探測信息傳送到數(shù)據(jù)匯聚中心進行處理、分析和轉(zhuǎn)發(fā)。
WSN與傳統(tǒng)傳感器和測控系統(tǒng)相比具有明顯的優(yōu)勢。它采用點對點或點對多點的無線連接,大大減少了電纜成本,在傳感器節(jié)點端即合并了模擬信號/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號處理和網(wǎng)絡通信功能,節(jié)點具有自檢功能,系統(tǒng)性能與可靠性明顯提升而成本明顯縮減。
WSN具有以下特點:
?、儆布Y源有限。WSN節(jié)點采用嵌入式處理器和存儲器,計算能力和存儲能力十分有限。所以,需要解決如何在有限計算能力的條件下進行協(xié)作分布式信息處理的難題。
②電源容量有限。WSN節(jié)點通過自身攜帶的電他來提供電源,當電池的能量耗盡,往往被廢棄,甚至造成網(wǎng)絡的中斷。所以,任何WSN技術和協(xié)議的研究都要以節(jié)能為前提。
③無中心。WSN沒有嚴格的控制中心,所有節(jié)點地位平等,是一個對等式網(wǎng)絡。節(jié)點可以隨時加入或離開網(wǎng)絡,任何節(jié)點的故障不會影響整個網(wǎng)絡的運行,具有很強的抗毀性。
?、茏越M織。網(wǎng)絡的布設和展開無需依賴于任何預設的網(wǎng)絡設施,節(jié)點通過分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調(diào)各自的行為,節(jié)點開機后就可以快速、自動地組成一個獨立的網(wǎng)絡。
?、荻嗵∕ulti-hop)路由。WSN節(jié)點通信能力有限,覆蓋范圍只有幾十到幾百米,節(jié)點只能與它的鄰居直接通信。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節(jié)點進行通信,則需要通過中間節(jié)點進行路由。WSN中的多跳路由是由普通網(wǎng)絡節(jié)點完成的。
?、迍討B(tài)拓撲。WSN是一個動態(tài)的網(wǎng)絡,節(jié)點可以隨處移動;一個節(jié)點可能會因為電池能量耗盡或其他故障,退出網(wǎng)絡運行;也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡中。這些都會使網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構隨時發(fā)生變化,因此網(wǎng)絡應該具有動態(tài)拓撲組織功能。
?、吖?jié)點數(shù)量眾多,分布密集。WSN節(jié)點數(shù)量大、分布范圍廣,難于維護甚至不可維護。所以,需要解決如何提高傳感器網(wǎng)絡的軟、硬件健壯性和容錯性。
風洞測控WSN的主要關鍵技術
針對WSN的特點和在風洞測控中應用需求,WSN研究領域還有很多具有開創(chuàng)性和挑戰(zhàn)性的難題需要解決,主要包括以下的研究內(nèi)容。
WSN節(jié)能技術
能源是WSN最重要的資源,如何有效地節(jié)約能源是WSN必須考慮的關鍵技術。W
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