9.3无线传感器网络（课件）-《传感器及检测技术》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

项目九 检测系统与无线传感器网络 项目九 检测系统与无线传感器网络 目 录 1 任务一 检测系统 2 任务二 检测系统的抗干扰技术 3 任务三 无线传感器网络 项目九 检测系统与无线传感器网络 学习目标 掌握检测系统的组成和系统的工作原理。 了解并掌握系统各部分的作用和工作原理。 了解干扰的种类和来源。 了解抗干扰的措施。 了解无线传感器网络的概念和组成。 了解无线传感器网络的应用。 任务三 无线传感器网络 一、无线传感器网络的概念 无线传感器网络（Wireless Sensor Networks， WSN）是利用一组集成化的微型传感器协作地实时感知、采集和监测覆盖区域中对象的信息，用自带的微处理器对信息进行处理，并通过自组织的无线通信网络以多跳中继方式传送，使终端用户得到需要的信息。 任务三 无线传感器网络 一、无线传感器网络的概念 无线传感器网络的几个术语：　 1.传感器节点（sensor node） 传感器节点由内置传感器、微处理器、无线通信及小型电池等组成，通常尺寸很小，具有低成本、低功耗、多功能等特点。它把有效探测区域的环境参数和待测对象物理参数通过无线网络传送到用户终端。 任务三 无线传感器网络 一、无线传感器网络的概念 2.自组织网络 网络的布设和展开无需依赖任何预设的网络设施，节点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为，开机后节点就可以快速、自动地组成一个独立的网络。 任务三 无线传感器网络 一、无线传感器网络的概念 3.动态拓扑 无限传感器网络是一个动态的网络，部分节点附着检测物体随处移动；部分节点可能会因为电池能量耗尽或其他故障而退出网络运行；部分节点因弥补失效节点和增加监测精度而被添加到网络中。这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化，因此网络应具有动态拓扑组织功能。 任务三 无线传感器网络 二、无线传感器网络的主要功能 事件检测 监测事件的发生并估计事件发生过程中的相关参数。 目标监测 用于区分被监测对象。如在用于交通管理的传感器网络中，可检测车辆的车型。 目标跟踪 实现对监测对象的跟踪。如在交通管理的传感器网络中，可跟踪肇事逃逸车辆的行动轨迹，从而帮助及时破案。 参数计算 计算在给定区域中相关参数的值。如在进行环境监测的传感器网络中，需要确定温度、湿度、大压力、光照度和PM2.5等参数。 任务三 无线传感器网络 三、无线传感器网络的主要特征 随着微机电系统技术的发展，为开发低功耗、小体积、低价格，同时集成有微传感器、微处理器和无线通信等多种功能部件的无线传感器节点提供了重要技术条件，使得开发类似“灰尘”的无线传感器节点成为可能。 （一）传感器节点的低功耗、微型化、高集成度和低价格 任务三 无线传感器网络 三、无线传感器网络的主要特征 通过在监测区域密集布设大量相同或不同类型的传感器节点，可以获取密集的空间信息或针对同一现象的多维信息，对这些信息进行分布式处理后，可以有效地提高检测或识别目标的准确度，并降低对单一传感器节点的精度要求。 通过节点的密集布设，可以在同一区域内存在大量冗余节点，由此提高了系统的可靠性，降低了单一传感器节点的可靠性要求。 （二）传感器节点的密集布设 任务三 无线传感器网络 三、无线传感器网络的主要特征 无线传感器网络采用协作式信息采集、处理、存储和传输等。通过协作，多个相同或不同类型传感器从不同位置或不同角度共同感知对象，能获得更精确和完整的信息、能处理更复杂的任务、能延伸通信距离和改善通信质量等。 （三）协作式网络 任务三 无线传感器网络 三、无线传感器网络的主要特征 无线传感器网络的自组织主要包括自组织通信、网络功能的自调度以及网络的自管理等。由于传感器节点是采用随机性布设，如通过飞机播撒、炮弹携带或人工随意放置的方式，节点的位置和相邻关系是不能预先确定的。 （四）自组织网络 任务三 无线传感器网络 三、无线传感器网络的主要特征 传感器节点采用无线方式进行组网，实现传感器节点之间、传感器节点与网关节点之间的无线通信，这种方式大大提高了网络布设及应用的灵活性，通信线缆的节省降低了整个无线传感器网络的成本。 （五）无线网络 任务三 无线传感器网络 四、无线传感器网络的组成 典型的无线传感器网络结构如图9-14所示。大量传感器节点布设在监测对象周围，节点之间通过自组织快速形成一个感知网络，在感知网络内部，节点之间既是信息的采集和发送者，又是信息的路由者，采集的数据经过多跳传递到sink节点（汇聚点/网关节点）。 （一）无线传感器网络的结构 任务三 无线传感器网络 四