短距离无线传感技术

短距离无线传感技术（精选七篇）

短距离无线传感技术 篇1

1 射频识别

射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID),作为快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础,已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一[2,3]。近年来,随着大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展,RFID技术显示出巨大的发展潜力与应用空间,由于具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特点,RFID技术在物流、交通、电信、农牧、民航、票据、防伪、安全和医疗等领域的重大工程都得到了试点推广及应用,并取得了良好的效果。与其他识别技术相比,RFID的工作无需人工干预,可自动工作于各种恶劣环境、对标签可进行读写、数据加密等诸多优越性,对改善人们生活质量,提高企业效益,加强公共安全生产有着重要意义。随着技术进一步成熟和成本进一步降低,RFID正逐步应用到各行各业当中,尤其是政府推行的公共事业管理等众多领域,如金融IC卡、交通一卡通和移动支付等。典型的 RFID系统如图1所示。

典型的RFID系统一般由阅读器、电子标签、RFID中间件及应用软件系统3部分组成。阅读器与标签建立双向通信,通常由射频接口、逻辑控制单元和天线3部分组成;标签用于存储所标识物品的身份和属性信息,属于被识别物品的标识设备,通常附着在被识别物品表面或内部,是RFID系统的电子数据载体,由MCU、耦合线圈、整流滤波电路和自耦变压器构成;阅读器能够在读取信息后将现存的被标识物品的信息通告给另一个系统,这个系统通常运行一种软件,该软件在阅读器和应用层面之间,通常被称为RFID中间件。中间件是连接RFID设备和企业应用程序的纽带,也是RFID系统的核心,中间件将基于不同平台、不同需求的应用环境与RFID物理设备连接起来,并提供合适的接口使之能够进行数据交换。根据RFID系统中射频信号耦合方式的不同可分为电感耦合和电磁反向散射耦合方式,电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。电磁反向散射耦合方式一般适合于特高频、超高频工作的长距离射频识别系统,具体应用如表1所示。

2 无线传感网络

无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点构成,通过无线通信形成一个多跳的自组织网络系统,网络中各传感器节点具有数据收集和将数据路由到协调器的功能。其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息,并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的3个要素。传感器节点一般由采集信息、信号的传感器单元、处理与存储单元、收发单元、电源单元、相关支持软件等功能模块组成。自组织网络是一种没有预定基础设施支撑的可重构的多跳网络,网络拓扑、信道环境、业务模式随节点的移动而动态改变。WSN也是一项有着广阔应用前景的技术,它能够实现数据采集,处理融合和传输。因此,该技术可以实时监测、感知和采集网络分布区域内各种环境或监测对象的信息,并且其商业化进程还在不断发展。无线传感器网络和RFID技术的不断发展,在技术方面具有越来越多的相似性。可见,将无线传感器网络技术RFID相结合具有实际应用意义,会为即将到来的物联网时代提供更多的机会和空间,有着巨大的经济效益和社会意义,如RFID和温度、湿度或加速度传感器联合使用,不仅可以监控物品的运输,而且还可将运输过程中贮存温度不达标、食品过期等信息通过信息网络送至监控中心;载送物品货车行驶速度过快的相关信息也会被加速度传感器捕捉到,监控中心在接收到信息后会对货车司机发出警报,甚至通过控制信息自动控制货车速度达到正常水平。

3 融合WSN的RFID系统

当前对RFID技术的深入研究主要集中在标签、阅读器和RFID中间件3个方面。前两个方向主要涉及硬件开发,而RFID中间件是目前的一个研究热点。RFID中间件技术扮演了阅读器和应用层面中介的角色,提供对原始信息的分析、过滤与传输;还提供安全管理、资源定位、错误处理和冲突解除等功能。由于RFID阅读器只是简单地将原始标签信息从射频标签中读出,并不进行处理和传送;如果要与应用层面进行交互,必须由其他设备和软件完成。如何将上层应用与阅读器连接是部署RFID应用的关键问题。在实际工作中,阅读器对标签进行读写,然后将采集到的识别数据传送给服务器,在各种RFID规范当中,绝大多数是对信息采集过程的定义,对信息如何传送给服务器的环节并没有很多限制,即RFID中间件如何实现,这个环节是无线传感器网络融合入RFID系统的研究重点,完全可以让WSN与RFID系统协同工作,使RFID阅读器充当WSN节点的角色,即构建“智能节点”,将识别到的标签信息通过WSN进行传输,这种应用既有RFID系统的功能,又具有WSN成本低、部署方便、传输距离远等特点,即WSN作为RFID中间件实现数据向RFID服务器或其他网络传送,以此来扩展RFID系统的应用范围。对于目前RFID 系统中的阅读器来说,只能在本地控制系统的控制下工作,它庞大的体积,昂贵的价格限制了移动和大量布置。而且,RFID 阅读器的天线必须仔细设计,以便可以覆盖到范围内所有的标签,还要防止不同阅读器天线之间的碰撞。这些不利因素都限制了RFID 的进一步应用。如果能够削减RFID 阅读器的部分功能,可以使得阅读器成本降低且容易布置。因此,一种分布式智能节点的构建如图2所示。

该方案将RFID阅读器融入到了WSN的节点中,建立了“智能节点”,可看作融合前WSN的路由器节点,智能节点很小,可以较密散布在待测区域,每个智能节点读取少量标签。由于标签数据的相似性,智能节点可以获得较高的数据压缩率。智能节点自动工作,最终识别数据以自组网多跳的方式传输到汇聚节点(Sink Node),也称协调器节点。智能节点工作示意图,如图2所示。

每个智能节点包括传感部分、RFID 读写部分、中央控制部分和通信部分。智能节点可以布置到一个自组织的无线传感器网络中,自主运行,通过网络传送数据给后台服务器。所有智能节点是同构的,因此可以使用简单高效的数据压缩方法。最后,一个灵活的传输协议是必须的,目前常用的是ZigBee 协议。

图3给出了WSN与RFID的融合方案协议层结构示意图,显示了两者融合的可行性和价值所在,无线传感器网络与RFID系统相结合,将RFID的识别信息通过WSN网络,传输到RFID服务器或其他网络。

WSN与RFID技术结合后,利用WSN的自组网、节点定位、数据传输功能,不仅确保数据的完整性,还能弥补RFID高成本以及须依靠阅读器方能识别数据,在一些恶劣或者敏感环境,传感器的自主感应及传送信息的能力可以解决读写器无法工作的问题,使整个网络具有自组织性和自适应性。将WSN和RFID结合起来,利用WSN高达100 m的有效半径,形成WSID(Wireless Sensor Identification,传感射频识别)网络,实现长距离射频识别系统,其应用前景广阔;二者融合还能有效解决RFID系统的信号碰撞问题。该方案可快速实现对集装箱的信息采集、定位、快速进出港、可在港口快速安装和自动扩展网络;在提高港口工作效率的前提下,节约运行成本,对于集装箱管理、大型军事仓库管理的信息化和自动化具有重大意义。此融合方案还可以方便地进行扩展,应用于无人收费站,智能化停车库及珍稀动物保护等领域。

4 结束语

RFID侧重识别,其标签具有全球惟一的标志,利用RFID的目标识别功能,可实现对目标的信息采集、标识和管理,但同时RFID系统具有读写距离有限、抗干扰较差、实时感应能力差,实现成本高等不足;WSN可监测感应到各种信息,侧重组网和信息的传递,但传感器节点不一定具有全球惟一的标志,它们往往只有域内标志号,缺乏对物品标识的能力,无法获得目标详细信息,二者的融合可实现长距离的射频识别系统。RFID和WSN具有不同的技术特点,它们都是物联网技术的重要组部分,2010年10月,物联网规划已列入国家“十二五”的专题规划,未来我国要发展宽带、融合、安全的下一代国家信息网络基础设施,推进物联网的应用。目前正围绕物联网的技术、标准、应用示范等工作做相关的推进工作。2011年4月,我国十大城市的“十二五”规划纲要纷纷正式发布,对“新一代信息技术产业”发展进行了全面准确地定位,清晰地规划了城市物联网未来5年的发展。故RFID和WSN的相互融合和系统集成将极大地推动物联网的应用,为物联网的发展提供更多的机会和空间。

摘要：探讨了无线传感网络与射频识别技术融合的意义,研究了有实际应用价值的融合方案,即由融合方案中的“智能节点”完成信息采集、识别及传输,充分发挥了射频识别技术的信息标识功能和无线传感网络自组网的成本低、传输距离远等优点,以此来扩展传统射频识别系统的覆盖范围和传输距离。研究结果表明,射频识别系统与无线传感器网络具有一定的互补性,将它们结合具有一定意义。

关键词：射频识别,无线传感网络,网络融合

参考文献

[1]宁焕生,王炳辉.RFID重大工程与国家物联网[M].北京:机械工业出版社,2009.

[2]周柏春.论RFID技术在产品防伪上的应用[J].天津科技,2008(l):60-61.

[3]韩立毛,赵跃华,钱宇力.基于RFID技术的物品跟踪识别方案研究[J].通信技术,2009,42(10):142-144.

[4]萧荣兴,苏伟仁,许育嘉.RFID技术运作的神经中枢———RFID中间件[J].信息与电脑,2005,(9):36-37.

[5]丁振华,罗海勇,冯波,等.RFID系统与传感器网络中的数据处理综述[J].计算机应用研究,2008,25(3):660-665,673.

短距离无线传感技术 篇2

1短距离无线通信技术

1.1蓝牙技术

蓝牙技术是一种综合无线通信技术和语音通信技术的数据传输技术，具有开放性特点，可以不借助电缆，直接实现电子设备之间信息的传递，而且耗能低，不具有成本，在数据传输中是免费的。其传输的频率制定了标准，是全球通用的，运用的是2.4GHzISM频段，运用了1600Hz的高效率的扩频技术，在数据传输的过程中能够自动的排除干扰因素。蓝牙的传输距离一般为10m，如果要实现更长距离的数据传输，可以借助放大器，放大器能够使蓝牙的传输距离提高到100m，但是，蓝牙的芯片要消耗比较高的成本，在数据传输的过程中存在范围小的问题，而且还不能防止数据传输的安全问题。

1.2无线局域网技术

无线局域网技术是运用了IEEE802.11的相关标准的，其传输的速率是比较高的，最大的速率能够达到54MB/s，能够运用不同的测试系统进行传输速率的测试。尽管在数据传输中，还是会存在安全问题，数据容易泄露，但是，其数据传输的范围要比蓝牙广，能够在100m以上的范围内传输信息。无线局域网的结构框架并不复杂，在测试系统的前方设计了数据采集的信号口，能够对地方的“热点”进行收集，然后运用支持无线局域网的笔记本电脑，在“热点”区域内，就可以接收信号，将信号通过因特网进行传播。但是，无线局域网的技术还是比较复杂的，在各项技术中，如果不能合理地处理，就会存在一定的`冲突，影响了数据传输的效果。而且，在相关技术方面，还没有制定统一的标准，在技术的使用上存在一定的安全问题。

1.3红外数据传输技术

红外数据传输技术是运用红外线的方法，实现了点对点的数据传输，其能够实现无线个人局域网。现在，红外数据传输技术的发展已经相当成熟，其使用的软件和硬件都已经被研发出来，大多数应用在小型的移动设备上，掌上电脑和手机中几乎都是运用的红外数据传输技术。其传输速率是很高的，在1m内的范围内数据的传输速率就能够达到16MB/s，使用的是4PPM的调制方式，能够在大容量的数据传输中使用，适合多种数据文件的传输，在传输的过程中可以借助多媒体数据流的方法提高数据传输的安全性。而且，红外线在发射的过程中呈现的角度比较小，是运用的物理传输的方法，所以，其在数据传输的过程中可以保障数据的安全性，能够在工业测控网络中应用，实现了移动化的工业测试，为工业测试提供准确的数据。但是，红外数据传输技术的缺陷在于其传输的距离比较短，而且在数据传输的过程中会受到视距的影响。在进行数据传输的过程中，需要将移动设备的位置固定下来，只能进行点对点的传输，不能与其他的网络组合进行高速率的数据传输。

1.4ZigBee技术

ZigBee技术比较适合用于短距离的数据传输中，在数据传输中其结构比较单一，耗能也不多，自然传输的速率也不是很高。其覆盖的范围也很小，通常在10m到70m的范围内传输，但是其工作的频段都是免费的，而且能够提供各种工作频段，传输速度在20-200KB/s，在数据传输的过程中，能够分析数据是否是完整的，实现鉴权的功能，运用了AES-128的加密算法，使数据传输更加得安全。这项技术在实现数据传输的过程中，其协议也不复杂，且不会消耗过多的成本，数据传输及时，不会出现延时传输的问题，在网络中能够容纳大部分的数据。所以，ZigBee技术能够实现对低成本的无线网络传输技术的建立，具有很好的发展前景，在进行无线连接的过程中，其功耗是比较低的，而且传输的速率比较高，符合市场的发展。蓝牙技术、无线局域网技术以及ZigBee技术都具有各自的优势，但是ZigBee技术与其他的几项技术相比，其数据传输的速率较低，而且数据通信的范围也比较小，所以，其还是不能实现大容量的数据传输。

1.5UWB技术

UWB技术的数据传输速率比较高，而且成本低廉，不能产生大量的能耗，是一种新型的无线通信技术，这项技术的信号带宽比较大，一般都处于500Hz，信号带宽与中心频率的比值也比较大，其传输的速率控制在100-500MB之间。UWB在使用的过程中，其工作频段在3-10Hz之间，但是，信号的传输范围比较小，一般只能在10m以内的空间内实现数据的传输，运用OFDM技术进行调制，能够将无线收发中心必须使用的载波调制技术摒弃，能够在规定的范围内直接实现无线技术的操作。

2仪器通信的无线通信模块的开发

仪器间的通信技术已经朝着自动化的方向发展，其随着自动化测量技术的发展，已经取得了比较大的进步，为了能够实现短距离通信技术的发展，分析短距离通信模块在仪器通信技术中的应用，运用NRF905芯片，对无线通信技术的模块进行开发。NRF905芯片在使用的过程中采用了sho-ckburst技术，运用了高斯频仪监控的调制方法，从而能够使电路在集成的过程中减少成本，其传输的速率能够达到50KB/s，在待机中几乎不会产生能耗，其能够运用载波监测输出的方法，能够对多点的无线通信进行设计，在数据接收完成后，还能够降低能耗，使功率降低。NRF905芯片能够在不同的频段中使用，实现了较大范围的通信，其是一种单独的芯片，所以，在集成的过程中能够对电路进行充分地利用，借助几个外围的元件，实在数字的串行接口。能够实现系统的嵌入式应用，可以在将单片机嵌入到系统中应用，而且能够运用控制NRF905芯片进行控制的基础上，实现对数据的及时发射与接收，能够与PC机连接使用。NRF905中TXEN和TRX主要实现的是对系统的模块化的控制，在MCU中的几个PO口的状态不同时，能够对其待机、发射和接收的模式进行分析，在此基础上，能够实现对所有接口的配置。在计算机编程技术的前提下，单片机能够借助SPI接口，对几个模块的参数进行设计，然后再反射模式和接收模式的影响下，能够将数据发射和接收。NRF905芯片还能够实现载波的检验，使数据能够互相匹配。NRF905芯片能够实现对收发一体的数据传输模块的建立，这个模块可以与低速率传输的设备连接，实现无线的传输，通过相关的验证，此模块在通信的时候安全性比较高，而且具有较高的数据获取的灵敏度，在没有干扰的情况下可以在200m的范围内进行数据传输，数据的接收速率达到了50KB/s，实现了对传输范围的调整。在数据传输过程中，能够通过对天线端的设计，减少速率误码的出现。通过对数据的分析，可以看出接口的速率控制在RF端，能够实现点对点的数据传输，能够实现工业数据的收集和身份的认证。

3结语

无线传感技术商业应用提速 篇3

【计世网 消息】（记者 黄伟敏）11月16日，在杭州市政府的大力支持下，我国首届无线传感网产业发展高峰论坛在杭州成功举行。论坛由杭州信息办主办，来自国内外该领域的著名专家学者及国内相关企业和标准化组织的代表共同探讨了无线传感网这一新兴技术的发展、应用前景、产业化思路以及面临的主要问题。“中国无线传感网产业发展联盟”同时在本次论坛上宣告成立。被业界誉为“日本嵌入式操作系统之父”的知名学者坂村健教授，为大会做了题为“无线传感器网络的未来”的演讲。

无线传感网络（WSN）是集分布式信息采集、信息传输和信息处理技术于一体的网络信息系统，被誉为继个人电脑、计算机网络及无线通信之后，IT技术的第四次产业革命。虽然由于技术等方面的制约，WSN的大规模商业应用还有待时日，但是最近几年，随着计算成本的下降以及微处理器体积越来越小，已经有为数不少的WSN开始投入使用。中科院上海微系统与信息技术研究所所长封松林认为，在研究上，我国与国际基本同步，但由于生活水准不同、关心的重点和需求不同，导致应用滞后很多。据介绍，“十一五”期间，我国在WSN上会有十几个亿的资金支持。本次论坛承办方之一的杭州家和智能控制有限公司董事长方正平博士则表示，目前在我国，WSN正在长三角地区发展，并成功应用于电力监控、公共安全、智能交通、环保监控、平安家居等领域。WSN已在今年召开的上海合作组织峰会的交通指挥中发挥了重要作用，并正在浦东机场进行一次重要的实际应用测试。

新闻点评：WSN有着广阔的应用前景，并有可能发展成为一个新的数万亿美元规模的高科技市场，体现出巨大的产业发展潜力。“中国无线传感网产业发展联盟” 的成立，也标志着我国WSN技术正式进入产业化应用阶段。

短距离无线传感技术 篇4

覆盖效果是无线传感器网络中衡量服务质量的一个重要标准[4]。无线传感器网络中的几个重要应用包括节点部署,如沿天然气管道两侧部署监测潜在破坏,在化工厂周围部署检测化学物品泄露,沿国家边界部署监视非法入侵等[5]。

国内外学者相继开展对无线传感器网络节点部署优化的研究,为了优化传感器节点的移动,通过使用遗传算法[6]、鱼群优化算法[7]和微粒群优化算法[8]等人工智能算法提高网络的整体覆盖率,部署方案需要通过多次迭代计算得到,算法复杂度较高。参考文献[9-11]提出基于虚拟力的部署算法,快速有效地实现无线传感器节点的布局优化,移动方案由节点之间相互位置关系计算获得,受节点密度影响较大。对于存在大量固定节点的无线传感器网络,虚拟力算法可能无法突破固定节点虚拟力的限制,达不到全局优化的目的。

为了改善传感器节点随机部署时的不合理分布,提高监测区域覆盖率,本文以节点覆盖率为优化目标,提出将移动过程分解为多个部分的节点移动方案,通过不断增大节点间平衡距离,使节点逐渐移动到合适的位置,提高网络的覆盖率,同时降低节点的移动距离。

1 感知概率模型

假设二维平面监测区域A被数字离散化为m×n个像素[6],本文将第i个像素点pi被第j个传感器节点sj所感知的事件定义为rij,该事件发生的概率P{rij}即为像素点pi被传感器节点sj所感知的概率为P(pi,sj),即:

其中,d(pi,sj)是第i个像素点pi与第j个传感器节点sj之间的距离,λ和β是与感知概率有关的参数,Re是传感器节点sj感知误差范围[7,9,11]。每个传感器节点均具有相同的感知半径Rs和通信半径Rc,且有Rc=3Rs。

本文采用多个传感器节点协同感知的监测方法,像素点被所有传感器节点协同监测到的概率P(pi)为:

2 区域覆盖模型

该二维平面监测区域A内有m×n个像素,每个像素的面积大小表示为△x×△y(本文假定每个像素的面积为1),第i个像素点被无线传感器网络感知到的概率为P(pi),当P(pi)≥Pth时(Pth为无线传感器网络所允许的最低感知概率),该像素点可视为被无线传感器网络感知到[6]。

第i个像素点是否被传感器节点感知到,用Pcov(pi)来衡量,即:

本文将监测区域覆盖率Rarea定义为被感知到的像素点面积Aarea与监测区域A的总面积As之比,即:

3 本文算法描述

为简化计算,在待监测区域A内随机部署N个可移动节点,用sj代表无线传感器网络中的第j个节点,则传感器节点集合为s={s1,s2,s3,…,sj,…,sN}。

3.1 相关符号说明

j:传感器节点的ID编号,每个传感器节点拥有不同的ID编号。

d(sa,sb):节点sa和sb节点之间的距离。

La:传感器节点sa的邻居列表。

m:传感器节点移动分成的过程数。

tk:第k个移动过程的时长。

dk:第k个移动过程中节点之间的平衡距离。

其中:d1

3.2 对无线传感器网络作出假设

本算法对无线传感器网络作出如下假设:

(1)网络中的各节点具有相同的感知半径Rs和通信半径Rc,且有Rc=3 Rs。

(2)各节点能够获取自身和其邻居节点的位置信息。

(3)可移动节点能量较充足,能够支持移动节点完成位置迁移过程。

(4)将节点移动分成m个部分。

(5)第k个移动过程中所有节点按照平衡间距r=dk进行移动。

在第k个时间段tk内任意两个节点sa、sb的坐标分别为(xa,ya)、(xb,yb),则这两个节点间的距离为:

在此时间段tk内,引斥力平衡距离为dk,如果d(sa sb)

在移动过程中,由于节点有可能会移出所监测区域,对监测效果产生不利影响。如果待移动节点的新位置位于监测区域外部,则移动过程将不会进行,需要移动的节点不进行移动。

3.3 算法步骤如下

(1)初始化各项参数,在待监测区域A内随机抛洒N个传感器节点,令a=1,b=1,k=1,进入步骤(2)。

(2)区域A中的每个节点在进入到第k个时间段tk时均广播信息,信息中包括该节点的ID编号和位置信息。若节点sa收到邻居节点sb的广播信息,更新邻居列表La中的信息,进入步骤(3)。

(3)令sb为La中ID编号最小的节点,进入步骤(4)。

(4)节点sa根据邻居表中节点sb的信息,通过式(5)计算节点sa与邻居节点sb的距离d(sa,sb),进入步骤(5)。

(5)比较d(sa,sb)与该时间段的平衡距离dk,如果d(sa sb)

(6)如果需移动节点的新位置位于监测区域A外部,则移动过程将不会进行,需要移动的节点不移动,进入步骤(7);否则移动到新的位置,进入步骤(7)。

(7)如果a=N,则转向步骤(9);否则进入步骤(8)。

(8)如果节点sa的邻居表La中的每个节点sb都按照节点ID编号由小到大的顺序完成了比较,则令a=a+1,转向步骤(3);否则令b=b+1,转向步骤(4)。

(9)当第k=m个时间段tm运行完以后,算法结束;否则k=k+1后转向步骤(2),进入到下一个节点移动时间段。

4 仿真结果分析

使用Matlab软件对该算法进行仿真,假设在100 m×100 m的监测区域A中随机部署N个无线传感器节点,所有节点感知半径Rs=10 m,通信半径Rc=3Rs=30 m,感知误差范围Re=1 m,参数λ=0.2,β=2,移动过程m=10个,最低感知概率Pth=1。

为了防止节点移出监测区域A,如果节点新位置移动到监测区域A内部5 m宽的边缘区域时,节点将不会移动,仍处于原位置。

参考文献[12]通过数学方法证明:当节点密度过小时,最终平衡距离dm=2Rs,能获得最好的覆盖效果;当节点密度过大时,最终平衡距离,能获得最好的覆盖效果。

基本虚拟力算法各项参数为:mi=1,mj=1,α1=1,k1=1,Fth=1,Pth=1,Max Step=0.5Rs=5 m。

改进虚拟力算法各项参数为:mi=1,mj=1,α1=1,k1=1,Fth=1,Pth=1,Max Step=0.5Rs=5 m。

分别在N=20、25、30、35、40时,仿真10次,对结果取平均值。结果如表1和表2所示。

从图1和图2中可以得出,随着节点个数增加,监测区域的覆盖率也增加,节点总移动距离增大。由于基本虚拟力与改进虚拟力算法没有较好地控制每次需要移动的位置,对于节点密集处移动的距离过大,所以对提高覆盖率的帮助较小。本文算法根据节点间的平衡距离进行移动,每次移动的距离较小,从而逐渐移动到最佳的监测位置,每个移动过程中节点移动距离之和都不大,因而节点移动距离总和较小。

本文提出了一种节点移动方案,将节点移动过程分解为多个部分进行,每个部分中的节点根据平衡距离的大小和与邻居节点位置关系判断自己是否需要移动以及所要移动到的新位置,由于节点间平衡距离逐渐增大,因而每个移动过程中节点的移动距离均较小。仿真结果表明,该算法在提高网络覆盖率,减少节点移动距离等方面,均优于基本虚拟力算法和改进虚拟力算法。

参考文献

[1]孙亭,杨永田,李立宏.无线传感器网络技术发展现状[J].电子技术应用,2006,32(6):1-5.

[2]AMMARI H M,DAS S K.A studyof k-coverage andmeasures of connectivity in 3D wireless sensor networks[J].IEEE Transactions on Computers,2010,59(2):243-257.

[3]AMMARI H M,DAS S K.Critical density for coverageand connectivity in three-dimensional wireless sensor net-works using continuum percolation[J].IEEE Transactions onParallel and Distributed Systems,2009,20(6):872-885.

[4]CHENG T M,SAVKIN A V.A distributed self-deploy-ment algorithm for the coverage of mobile wireless sensornetworks[J].IEEE Communications Letters,2009,13(11):877-879.

[5]Chen Ai,KUMAR S,Member,LAI T H.Local barriercoverage in wireless sensor networks[J].IEEE Transactions(上接第98页)on Mobile Computing,2010,9(4):491-504.

[6]张石,鲍喜荣,陈剑,等.无线传感器网络中移动节点的分布优化问题[J].东北大学学报(自然科学版),2007,28(4):489-492.

[7]王蕊,刘国枝.基于鱼群优化算法的无线传感器网络部署[J].振动与冲击,2009,28(2):8-11.

[8]孙力娟,杜鹏玲,肖甫,等.基于微粒群优化的有向传感器网络覆盖增强算法[J].计算机研究与发展,2010,47(Sup-pl.):22-25.

[9]王雪,王晟,马俊杰.无线传感网络布局的虚拟力导向微粒群优化策略[J].电子学报,2007,35(11):2038-2042.

[10]杨明华,曹元大,谭励,等.一种移动传感器网络精确部署算法[J].北京理工大学学报,2009,29(1):27-31.

[11]李明,石为人.虚拟力导向差分算法的异构移动传感网络覆盖策略[J].仪器仪表学报,2011,32(5):1043-1050.

短距离无线传感技术 篇5

3.2无线传感网络技术在军事领域的应用和发展无线传感网络技术起于军事领域，无线传感网络技术在军事上的应用是它能够在国家的边疆上站岗放哨做警卫，将无线传感网络器安置在国家的边疆防线上，士兵可以直接通过无线传感网络技术对国家边疆进行防御，接受来自不同方向的信息并及时果断地做出相应的措施。无线传感器在军事上的另外一个应用就是可以对目标进行定位，以及时地防范敌军的可能的侵袭和进攻，还可以通过无线传感技术对无人驾驶的车辆进行摆布，战争结束后，无线传感网络还能对战场的破坏性和环境污染程度进行监测并且评估。

3.3无线传感网络技术在家庭生活中的应用和发展无线传感网络技术最贴近人的生活的应用就是在家庭生活中的应用，无线传感网络器可以为人民的生活提供很多方便，并且能够使人们的生活环境更舒适，无线传感网络技术为人们的生活提供比较人性化智能家居，比如说像冰箱、真空吸尘器、录像机和微波炉等，这样用户就可以在远处遥控这些家用产品，而且还能通过无线传感技术在家里的主要房间安装监测器，以便随时控制家里的安全。

3.4无线传感网络技术在医疗卫生行业的应用和发展无线传感网络技术在健康护理人的方而的应用主要是用来对患者和医生的行为进行监测，人的身体里而有很多我们并不知道的生理和心理数据，将无线传感网络技术安装在病人的身上就可以随时观察病人的病情，并得到及时的救治，无线网络传感技术在不久的将来会更加的方便，用途也会更加的多，还能实现医疗的远程遥控。

4结束语

刍议无线传感器网络的应用技术 篇6

关键词：无线传感器；网络；应用技术

近年来，随着距离近、功耗低的无线通信技术的发展，能够通过微小的芯片感知外部环境而发出逻辑命令的片上系统随之出现。而无线传感器网络WSN就是由大量这种具有片上系统感知、运算功能的微型传感器节点所构成的网络。通过这些节点间的相互传递信息、不间断的检测、感知并处理网络覆盖范围内的各种环境或各个对象的数据，从而得到系统而精准的信息并把这些有效信息发送到需求的用户。

一、无线传感器网络的特点

（一）硬件资源和电源容量有限

传感器的节点注重小体积、低功耗的功能实现，必然会在计算性能、程序容量和内存大小等方面远远小于正常规格的计算机，因此在节点的操作系统设计中，不易设计过于繁复的层级。同时，电池是网络节点的主要能量来源，但是这里的电池一般都是低容量的，如果在一些应用领域中存在特殊的使用情况，可能没有办法给电池及时充电或者替换新电池，电池的能量使用没了以后这个节点也会随之失效，这个特性就决定了传感器的设计中在每个环节都要重视节能的特性。

（二）节点密集分布

无线传感器通过节点间不断的自身调节以更好的状态适应外部环境，保证工作的稳定性与高效性。可以提高区域内对信息的抽样效率，能够明显提高监测的准确度，并能有效减轻单一传感器节点监测精准度的负担。另外，通过节点的紧密排布，在固定空间内会产生很多多余的节点，这些多余的节点有利于增强系统的容错性能，从而减轻了单一传感器在稳定度方面的要求。节点的紧密排布也有利于合理的调整休眠期，是增加了网络的使用寿命的有效手段。

（三）自组织网络

选择自组织工作方式是由无线传感器的自身特性所决定的。一是无线传感器的应用环境中很少有固定化的网络设施支持；二是传感器的节点的部署方式通常都没有规律可言，节点间的位置关系以及互为相邻的关系是不能提前预知的；三是传感器的节点由于电池的能量小容易被快速消耗而失去作用，并且收到外界环境的影响也可能会失效。其中的部分节点为了补充那些不起作用的节点并且为了增加检测的精密度而被填补进来，加之节点可能转移或者处于休眠调度机制中，因此网络总是处在实时的变动过程。

二、无线传感器网络的应用

（一）军事应用

军事方面的需要才促使了无线传感器的产生，无线传感器的自身设计理念是非常适合在军事上的应用的。无线传感器在军事领域的应用主要是收集情报、追踪敌人、监视敌情、分类目标。无线传感器的内置部件都是低成本低功耗的节点，并且自行组织力和容错能力也都很强，即便在局部节点收到刻意的破坏后，也不会引起整体的系统故障，基于这两点特性才能够保障无线传感器网络可以在战场上这种环境恶劣的条件下的正常工作，提供精准无误的数据传输以最大限度的减少伤亡。无线传感器除了在战争时期的应用，在如今世界局势比较稳定的情况下也能发挥着重要的国土安全保卫功能和边境的监控职能。

（二）环境科学

在进行环境科学的研究过程中可知，单纯依靠传统的采集方式来获得数据是非常困难的，而通过无线传感网络广泛的布置节点，并依靠节点之间的相互配合与协调共同作用，进行自动化的配置、管理、调度的流程来跟踪鸟类和昆虫的迁移活动并记录它们的生活习性。传感器网络还可以实现对土壤状态的检测，通过传感器来监测降水量、分析河水的水位以及土壤的水分，相类似的也可以运用到对森林火情的预报、天气情况的预报，对农业耕种中病虫害问题、土壤的酸碱度以及肥料是否充分等问题的监测等。

（三）医疗健康

无线传感器网络中分布着数量巨大的类似的或者不相同的传感器节点，它们紧密的排布在监测区域内。利用无线传感器微小的特点则可以在医学领域发挥其重要的作用。医生可以利用传感器来进行对病人血压和心率等指标的监测，而且通过传感器网络，医生可以及时的掌握病人病情的动态情况，并加以恰当的处理。也可以通过传感器网络进行持久连续性的收集医学实验对象的各项生理指标的信息，是对传统数据信息收集的创新改革，为医学的研究提供了基础的数据。另外，在医药管理方面无线传感器也有着其特殊的用途，无线传感器为促进远程医疗的进展提供了更为有效的实现手段。

三、结语

无线传感器网络在通讯、节能和网络控制等方面有着比较系统的解决方案，因此为其真正投放到实际领域打下了坚实的基础。而且无线传感器网络自身具有的低耗节能的优势，有利于其可以在一定区域内大面积的散布，具有广泛的应用价值。（作者单位：海南师范大学）

参考文献：

[1] 司海飞，杨忠，王珺.无线传感器网络研究现状与应用[J].机电工程，2011（01）.

[2] 杨卓静，孙宏志，任晨虹.無线传感器网络应用技术综述[J].中国科技信息，2010（13）.

短距离无线传感技术 篇7

【关键词】 信息技术 多信道通信技术 无线传感器 问题 措施

随着科学的进步和发展，无线传感器开始深入人们的日常生活当中，并且通过和计算机网络的配合，使人们生活的许多方面都很便捷，这也无形的推动了无线传感器网络的广泛应用。

一、无线传感器的概述

无线传感器主要的构成是由许多微型的传感器节点，这些节点的造价很便宜。它的工作原理就是通过这些传感器节点对感知的对象进行数据的采集，然后将采集的数据通过网络传输给电脑，供人们进行分析并采取措施，一般的无线通信技术主要包括红外线、蓝牙、HomeRF、IEEE80。

二、无线传感器的特点

2.1无线节点数量多、分布比较随机

无线传感器的节点是非常多的，况且每个传感器的节点的能量也是有限的，所以无线节点对感知对象的范围也是有一定要求的，不能太远。所以在用无线传感器对感知对象进行数据的采集时，就必须靠大量的无线传感器节点来实现。除此之外，传感器的每个节点的位置也是比较随机的，正因为这种节点的随机性，就会造成当节点之间有障碍物时，节点之间的无线通信就很容易受到干扰，最终影响到无线传感器对对象数据的采集工作。

2.2无线传感器网络拓扑结构极易发生改变

为了使无线传感器有节能的功能，无线传感器的节点可以在工作和休眠两种状态进行切换。在许多的现实无线传感器的应用当中，传感器的节点处在休眠的状态，当被采集对象的环境发生变化时，传感器的网络拓扑结构就很容易发生改变，最终影响到采集、传输工作。

三、无线传感器网络中的多信道MAC协议问题

多信道的MAC协议可以让无线传感器的节点分布在不同的信道中。这在很大程度上解决了节点在单个信道协议中竞争比较大的问题，当然，因为无线传感器的节点的分布是比较随机的，当大量的节点同时存在MAC协议中的同一信道中，就会造成更严重的节点竞争问题。除了节点存在竞争的问题，节点还会出现消失的问题，也就是说传感器节点在对数据进行传输时要摆脱原来的信道，无形的节点原来所在的信道就消失了。

此外，在节点通信的过程中，节点之间的竞争也会出现不公平现象，比如当两个节点在同一信道时发生重复，就会造成两个节点的竞争，然而这种竞争是不公平的，往往是周期较早的节点胜出。

四、无线传感器网络的多信道广播

无线传感器网络的多信道中的MAC的协议有非常多的优点，比如：它的吞吐量是非常大的，并且通信过程中信号非常稳定，不容易受到干扰，还有就是其在通信的时候消耗的能量是比较小的。正是因为这些优点使得多信道MAC协议别迅速的应用到许多的领域。但是，多信道MAC协议也有缺点，例如：广播支持上面的问题。

4.1广播通信存在的一些问题

广播通信是大家所熟知的一种得到非常广泛应用的通信形式，它也广泛的应用到了无线传感器网络中。当无线通信是单信道的时候，就会使得无线传感器的节点因为处在同一个信道中，再加上无线电波的广播的特点最终实现广播的传达和接收工作。然而当无线通信是多信道的时候，因为节点的节能特点导致各个节点的工作时间不一样，这也就造成了许多的传感器节点是休眠的，这样的情况就会导致信息不能正常的进行传送，广播通信也会受到影响。

所以为了解决这些问题，可以通过提出相应的解决方法进行解决。①为了使广播通信的覆盖率得到提升，而且不会造成因此而带来的高耗能，可以对节点进行转接；②对于节点的转播问题，可以通过对其引起的广播冗余问题进行研究解决来改善；③在对于广播的通信延迟问题而出现的网络故障就应该对传感器节点的转播次数进行相应的控制。

4.2分布式树形广播协议

这种协议可以很好的解决前面所提到的问题，它主要对广播训练包进行发送，在其对广播训练包发送的同时加上无线传感器形成广播树形，然后在经过这些广播数对节点广播包进行传送，这样一来就会使得广播通信的覆盖率和效率得到很大程度的提升，通信的延迟情况也不会出现了。这种协议可以适应多变的环境，而且拓展性非常强，除此之外，它还可以防止因为无线网络出现问题造成的节点结构形变问题，最终使得通信功能能够正常使用。

参 考 文 献

[1]张德升.李金宝.郭龙江等.基于多信道预约的传感器网络 MAC 协议研究[J].通信学报.2011，32（4）：126～137

[2]汪志伟 .曹建福.郑辑光等.一种面向分簇无线传感器网络的多信道跨层协议[J].西安交通大学学报.2013.47（6）：61～67