在傳感器出現(xiàn)之前，人們只能借助自身感覺器官直接從外界感知信息，有很大的局限性。傳感器技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用，恰恰解決了這個問題，擴展了人們感知外圍環(huán)境的途徑。隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，人們已不滿足于原有單個獨立的傳感器；很多時候，我們需要通過傳感器網(wǎng)絡(luò)采集來自不同區(qū)域、不同類型的信息并進(jìn)行整合匯總，實現(xiàn)對獲取信息的掌握與綜合判斷?，F(xiàn)實中，傳感器被應(yīng)用在越來越多的數(shù)據(jù)信息采集場合，比如采集大氣中的粉塵含量、煤礦內(nèi)的瓦斯?jié)舛鹊?。在這些應(yīng)用中，用來采集數(shù)據(jù)的傳感器被放置在復(fù)雜的環(huán)境條件下，需要在長達(dá)幾個月甚至幾年的時間內(nèi)進(jìn)行連續(xù)數(shù)據(jù)采集工作，工作人員無法經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)。這時，遠(yuǎn)距離布線、數(shù)據(jù)的傳輸匯總、傳感器的遠(yuǎn)程控制、系統(tǒng)電源供給以及信號的安全性等都成為工程師需要考慮的問題。
　　
　　隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及成熟應(yīng)用，這些瓶頸被一一化解。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每一個節(jié)點都能夠獨立的工作，并將數(shù)據(jù)匯總；并且根據(jù)應(yīng)用場合的不同，構(gòu)建相應(yīng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以很容易的大規(guī)模擴充節(jié)點數(shù)目。
　　
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，無線傳感器網(wǎng)絡(luò))綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)，能夠協(xié)作地實時監(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)測對象的信息，并對這些信息進(jìn)行處理，獲得詳盡而準(zhǔn)確的信息，傳送到需要這些信息的用戶。
　　
　　一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
　　
　　1.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介
　　
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種由大量小型無線傳感器所組成的網(wǎng)絡(luò)，這種小型無線傳感器一般被稱作無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間通過無線方式通信，協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息，并發(fā)送給信息處理中心，反饋給觀察者。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、感知對象和觀察者構(gòu)成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個要素。
　　
　　在不同的應(yīng)用場合，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的組成結(jié)構(gòu)不盡相同，一個典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點主要由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊四部分組成。如圖1示。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點通過一定的協(xié)議類型組成一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集、處理，還能接收來自其他節(jié)點的數(shù)據(jù)，并zui終將數(shù)據(jù)發(fā)送到信息處理中心。傳感器模塊負(fù)責(zé)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信息的采集和數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換；處理器模塊負(fù)責(zé)控制整個傳感器節(jié)點的操作及信息數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理，存儲和處理本身采集的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)；無線通信模塊負(fù)責(zé)與其他傳感器節(jié)點進(jìn)行無線通信，交換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；電源模塊為傳感器節(jié)點提供運行所需的電源，通常采用微型電池。
　　　　
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過節(jié)點的數(shù)據(jù)采集和傳輸，可以在任何時間、任何地點獲取對象的信息，對環(huán)境的變化具有很強的魯棒性，因此它具有廣泛的應(yīng)用前景，可以應(yīng)用于軍事情報偵察、工業(yè)生產(chǎn)過程控制、環(huán)境監(jiān)測和保護(hù)以及現(xiàn)代化交通管理等領(lǐng)域。
　　
　　2.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀
　　
　　早在上世紀(jì)70年代，就出現(xiàn)了將傳統(tǒng)傳感器采用點對點傳輸、連接傳感控制器而構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)雛形，我們把它歸之為*代傳感器網(wǎng)絡(luò)。隨著相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展和進(jìn)步，傳感器網(wǎng)絡(luò)同時還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力，并通過與傳感控制器的相聯(lián)，組成了有信息綜合和處理能力的傳感器網(wǎng)絡(luò)，這是第二代傳感器網(wǎng)絡(luò)。而從上世紀(jì)末開始，現(xiàn)場總線技術(shù)開始應(yīng)用于傳感器網(wǎng)絡(luò)，人們用其組建智能化傳感器網(wǎng)絡(luò)，大量多功能傳感器被運用，并使用無線技術(shù)連接，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸形成。
　　
　　近年來,無線通信技術(shù)和微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步,大大地推動了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是任意部署在一定地理范圍內(nèi)的大量體積微小的傳感器節(jié)點所組成的自組織網(wǎng)絡(luò)。這些微小的節(jié)點具有數(shù)據(jù)采集，信號處理和無線通信等功能，彼此通過無線通信，相互協(xié)調(diào)形成一個智能的傳感網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過節(jié)點的數(shù)據(jù)采集和傳輸，可以在任何時間，任何地點獲取對象的信息，對環(huán)境的變化具有很強的魯棒性。因此，通過合理的節(jié)點部署和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠在危險，惡劣的環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)，比如敵方軍事報偵察。但是，由于節(jié)點本身設(shè)計制造成本低，體積微小的特點，單個節(jié)點只能攜帶有限的能量，進(jìn)行簡單的局部信號處理及短距離的無線通信。因此，如何設(shè)計的分布式信號處理算法以降低網(wǎng)絡(luò)中能量和帶寬的消耗已成為當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的熱點問題之一。
　　
　　3.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
　　
　　傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的基本組成包括如下4個基本單元：傳感單元(由傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成)、處理單元(包括CPU、存儲器、嵌入式操作系統(tǒng)等)、通信單元(由無線通信模塊組成)以及電源。
　　
　　網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議分層以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的集合，是對網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成功能的定義和描述，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來說，其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)由分層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、傳感器網(wǎng)絡(luò)管理以及應(yīng)用支撐技術(shù)三部分組成。分層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議結(jié)構(gòu)類似于TCP／IP協(xié)議體系結(jié)構(gòu)；傳感器網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)主要是對傳感器節(jié)點自身的管理以及用戶對傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理；在分層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的基礎(chǔ)上，支持了傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用支撐技術(shù)。
　　
　　4.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理組成
　　
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組成包括硬件層和軟件層兩個部分。
　　
　　硬件層一般都包括以下四個單元:供電單元、數(shù)據(jù)采集單元(包括傳感器和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器件)、數(shù)據(jù)處理單元(包括存儲器和微控制器)、無線通信單元。微控制器作為傳感器節(jié)點運行的“心臟”,在上面運行著嵌入式系統(tǒng)軟件,從而對另外三個單元的工作進(jìn)行控制。在硬件的選取上,盡量采用低功耗器件,還可以考慮在無數(shù)據(jù)采集和無數(shù)據(jù)通信的時候命令微控制器進(jìn)入“睡眠”狀態(tài)并可切斷無線通信單元的部分電源,從而降低功耗。
　　
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟件層包括三個層次:硬件抽象層、系統(tǒng)服務(wù)層和應(yīng)用層。硬件抽象層用來實現(xiàn)對硬件平臺(供電、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和無線通信單元)的抽象,為上層屏蔽底層硬件細(xì)節(jié),簡化系統(tǒng)平臺移植。系統(tǒng)服務(wù)層包括通信服務(wù)、傳感服務(wù)、能耗管理服務(wù)、實時內(nèi)核等四部分,在這個層次中除了實現(xiàn)操作系統(tǒng)如任務(wù)調(diào)度、信號量等內(nèi)核服務(wù)外,還將完成各種路由、安全算法的實現(xiàn),并支持各類通信傳輸協(xié)議。應(yīng)用層是由用戶根據(jù)具體應(yīng)用的需要定義,利用系統(tǒng)服務(wù)層提供的接口,能方便的設(shè)計出上層軟件。
　　
　　軟件層用來控制硬件層,是整個傳感器的“大腦”,除了zui基本的數(shù)據(jù)采集和發(fā)送之外,根據(jù)應(yīng)用的場合,還需要實現(xiàn)關(guān)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、自組織、路由選擇、能耗節(jié)約、錯誤處理、可靠性保證等一系列的算法與設(shè)計。對于一些簡單的應(yīng)用可以使用單一循環(huán)邏輯的軟件來完成。而一些復(fù)雜性較高的應(yīng)用場景就有必要使用針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點的嵌入式操作系統(tǒng)。
　　
　　5.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要特點
　　
　　(1)自組織網(wǎng)絡(luò)
　　
　　在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，通常情況下傳感器節(jié)點被放置在沒有基礎(chǔ)設(shè)備的地方。傳感器節(jié)點的位置不能預(yù)先設(shè)定。節(jié)點之間的相互鄰居關(guān)系也不能預(yù)先知道，如通過飛機撒播大量傳感器節(jié)點在面積廣大的原始森林中，或隨意放置到人不可到達(dá)或危險的區(qū)域。這樣就要求傳感器節(jié)點具有自組織的能力，能夠自動進(jìn)行配置和管理，通過拓?fù)淇刂茩C制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自動形成轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測數(shù)據(jù)的多跳無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用過程中，部分傳感器節(jié)點由于能量耗盡或環(huán)境因素造成失效，也有一些傳感器節(jié)點為了彌補失效節(jié)點、增加監(jiān)測精度而補充到網(wǎng)絡(luò)中，這樣在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點個數(shù)就動態(tài)的增加或減少，從而使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨之動態(tài)變化。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織性要能夠適應(yīng)這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動態(tài)變化。
　　
　　(2)多跳路由
　　
　　網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點通信距離有限，一般在幾十到幾百米范圍內(nèi)，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(jìn)行通信，則需要通過中間節(jié)點進(jìn)行路由。擬定網(wǎng)絡(luò)的多跳路由使用網(wǎng)關(guān)和路由器來實現(xiàn)，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的多跳路由是由普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點完成的，沒有專門的路由設(shè)備。這樣每個節(jié)點既可以是信息的發(fā)起者，也可以是信息的轉(zhuǎn)發(fā)者。
　　
　　(3)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br />　　
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，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(luò)運行；一個節(jié)點也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡(luò)中。在某些特殊的應(yīng)用中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是移動的，傳感器節(jié)點可能會因能量消耗完或其他故障而終止工作，這些因素都會使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化。
　　
　　(4)以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)
　　
　　傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個任務(wù)型的網(wǎng)絡(luò)，脫離傳感器網(wǎng)絡(luò)談?wù)搨鞲衅鞴?jié)點沒有任何意義。傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點采用編號標(biāo)識，節(jié)點編號是否需要全網(wǎng)*取決于網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的設(shè)計。由于傳感器節(jié)點隨機部署，構(gòu)成的傳感器與節(jié)點編號之間的關(guān)系是*動態(tài)的，表現(xiàn)為節(jié)點編號與節(jié)點位置沒有必然。用戶使用傳感器網(wǎng)絡(luò)查詢事件時，直接將所關(guān)心的事件通告給網(wǎng)絡(luò)，而不是通告給某個確定編號的節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)在獲得事件的信息后匯報給用戶。這種以數(shù)據(jù)本身作為查詢或者傳輸線索的思想更接近于自然語言交流的習(xí)慣。所以通常說傳感器是一個以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)
　　
　　1.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂?br />　　
　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型可分為：樹型，星型以及網(wǎng)狀拓?fù)?。根?jù)實際應(yīng)用的需要，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以選擇樹形、星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或者網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組網(wǎng)。對于節(jié)點數(shù)目有成百上千個的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)而言，選擇合適的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)至關(guān)重要，是信號傳輸?shù)目煽啃?、拓展網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離的有效保證。傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂颇壳爸饕难芯繂栴}是在滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋度和連通度的前提下，通過功率控制和骨干網(wǎng)節(jié)點選擇，刪除節(jié)點之間不必要的無線通信鏈路，建立一個的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
　　
　　星形是zui簡單的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每一個節(jié)點都擁有一條直接通向網(wǎng)關(guān)的通道，具有組網(wǎng)簡單的特點，然而其傳輸距離有限，一般用于具有少了節(jié)點的簡單無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不適合于復(fù)雜的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。采用樹形拓?fù)淠軌蚪鉀Q距離這個問題，在樹形結(jié)構(gòu)中添加路由節(jié)點，遠(yuǎn)處的節(jié)點上的數(shù)據(jù)能夠通過路由節(jié)點多跳傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)；然而樹形拓?fù)淙匀淮嬖诳煽啃缘奶魬?zhàn)，一旦路由節(jié)點產(chǎn)生問題，所有經(jīng)由這個節(jié)點通向網(wǎng)關(guān)的通路將被切斷。
　　
　　所以，對于可靠性要求很高的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，一般選擇網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也被稱為分布式結(jié)構(gòu)。網(wǎng)狀拓?fù)錈o線傳感器網(wǎng)絡(luò)中每一個節(jié)點都能夠被配置成路由節(jié)點。在網(wǎng)狀拓?fù)湎?，?jié)點可以擁有兩條及以上通往網(wǎng)關(guān)的通道，一旦一個通道節(jié)點發(fā)生故障而損壞，數(shù)據(jù)也能夠通過備用節(jié)點通道傳回網(wǎng)關(guān)，避免數(shù)據(jù)的丟失。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于管理，如何在保證系統(tǒng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求，選擇zui簡單、的組網(wǎng)方式，需要設(shè)計者的綜合考量。
　　
　　2.數(shù)據(jù)融合
　　
　　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)點構(gòu)成的，協(xié)同完成信息收集、目標(biāo)監(jiān)視和感知環(huán)境的任務(wù)。在信息采集的過程中，采用各個節(jié)點單獨傳輸數(shù)據(jù)到匯聚節(jié)點的方法顯然是不合適的。通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)，能將多份數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行處理，組合出更、更符合系統(tǒng)處理、用戶需求的數(shù)據(jù)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，信息傳輸是很消耗能源的工作，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)存在電源供給限制，減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量及傳輸時間能夠有效地節(jié)省能量，因此在從各個節(jié)點收集數(shù)據(jù)的過程中，可利用節(jié)點的本地計算和存儲能力對數(shù)據(jù)融合處理，去除冗余信息，從而達(dá)到節(jié)省能量的目的，實現(xiàn)傳輸?shù)男浴?br />　　
　　由于節(jié)點的易失效性，傳感器網(wǎng)絡(luò)也需要數(shù)據(jù)融合技術(shù)對多份數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，提高信息的準(zhǔn)確度。但融合技術(shù)會犧牲其他方面的性能，如延遲和魯棒性的代價。
　　
　　3.定位技術(shù)
　　
　　位置信息是傳感器節(jié)點采集數(shù)據(jù)中*的部分，沒有位置信息的監(jiān)測消息通常毫無意義。為了提供有效位置信息，隨機部署的傳感器節(jié)點必須能夠在布置后確定自身位置。由于傳感器節(jié)點存在資源有限、隨機部署、通信易受環(huán)境干擾甚至節(jié)點失效等特點，定位機制必須滿足自組織性、健壯性、能量、分布式計算等要求?，F(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法根據(jù)定位機制的不同，可以分為基于測距的方法與不基于測距的方法兩類?；跍y距的定位機制利用到達(dá)時間延遲、信號到達(dá)時差和接收信號強度來估計距離或來波方向，然后使用三邊測量法或zui大似然估計等計算未知節(jié)點的位置。而不基于測距的定位機制無需距離或角度信息，或者不用直接測量這些信息，僅根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連通性等信息實現(xiàn)節(jié)點的定位。距離無關(guān)的定位機制的定位性受環(huán)境因素的影響小，雖然定位誤差相應(yīng)有所增加，但定位精度能夠滿足多數(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求，是目前大家重點關(guān)注的定位機制。
　　
　　4.無線通信技術(shù)
　　
　　傳感器網(wǎng)絡(luò)需要低功耗短距離的無線通信技術(shù)。IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)是針對低速無線個人域網(wǎng)絡(luò)的無線通信標(biāo)準(zhǔn)，把低功耗、低成本作為設(shè)計的主要目標(biāo)。由于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)特征與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)存在很多相似之處，故很多研究機構(gòu)把它作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線通信平臺。另外，超寬帶無線通信以其高速率、低功耗、抗多徑、低成本等諸多優(yōu)勢，已成為室內(nèi)短距離無線網(wǎng)絡(luò)的方案，這為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸開辟了一種嶄新的方案。
　　
　　5.時間同步
　　
　　傳感器網(wǎng)絡(luò)中由于節(jié)能策略,節(jié)點在大部分時間是休眠的,所以要求解決通信同步問題,即通信節(jié)點雙方需要在通信時同時喚醒。另外,傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個分布式網(wǎng)絡(luò),所有節(jié)點在通信上地位對等,沒有優(yōu)先級可言。所以要讓整個網(wǎng)絡(luò)能夠工作在有效狀態(tài),往往需要做到全網(wǎng)或者一定范圍內(nèi)所有節(jié)點的同步,而不是通信雙方的簡單同步。
　　
　　三、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
　　
　　1.環(huán)境監(jiān)測
　　
　　隨著人們對于環(huán)境問題的關(guān)注程度越來越高，需要采集的環(huán)境數(shù)據(jù)也越來越多，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為隨機性研究數(shù)據(jù)的獲取提供了便利，并且還可以避免傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式給環(huán)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(jīng)將32個小型傳感器連進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)，以測出緬因州"大鴨島"上氣候的變化情況，用來評價一種海燕巢的條件。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對農(nóng)作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分等。
　　
　　2.醫(yī)療護(hù)理
　　
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療研究、護(hù)理領(lǐng)域也可以大展身手。羅徹斯特大學(xué)的科學(xué)家使用無線傳感器創(chuàng)建了一個智能醫(yī)療房間，使用微塵來測量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。英特爾公司也推出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家庭護(hù)理技術(shù)，該技術(shù)是作為探討應(yīng)對老齡化社會的技術(shù)項目CenterforAgingServicesTechnologies（CAST）的一個環(huán)節(jié)開發(fā)的。該系統(tǒng)通過在鞋、家具以家用電器等家中道具和設(shè)備中嵌入半導(dǎo)體傳感器，幫助老齡人士、阿爾茨海默氏病患者以及殘障人士的家庭生活。利用無線通信將各傳感器聯(lián)網(wǎng)可傳遞必要的信息從而方便接受護(hù)理，而且還可以減輕護(hù)理人員的負(fù)擔(dān)。英特爾主管預(yù)防性健康保險研究的董事EricDishman稱:"在開發(fā)家庭用護(hù)理技術(shù)方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是非常有前途的領(lǐng)域"。
　　
　　3.軍事領(lǐng)域
　　
　　由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學(xué)攻擊等多方面用途。美國國防部遠(yuǎn)景計劃研究局已投資幾千萬美元，幫助大學(xué)進(jìn)行"智能塵埃"傳感器技術(shù)的研發(fā)。哈伯研究公司總裁阿爾門丁格預(yù)測：智能塵埃式傳感器及有關(guān)的技術(shù)銷售將從2004年的1000萬美元增加到2010年的幾十億美元。
　　
　　4.智能家居
　　
　　在智能家居無線網(wǎng)絡(luò)中zui基本的單元是無線傳感器節(jié)點,它的功能是負(fù)責(zé)傳感和對信息預(yù)處理,響應(yīng)監(jiān)控主機的指令發(fā)送數(shù)據(jù)。
　　
　　由于家居環(huán)境的特點,智能家居網(wǎng)絡(luò)的無線傳感器節(jié)點必須要求具有低功耗的特點,為了解決這個問題,在無線傳感器節(jié)點的無線收發(fā)電路部分采用了基于IEEE802.15.4技術(shù)的無線收發(fā)芯片,IEEE802.15.4技術(shù)是專為低功耗的無線互聯(lián)應(yīng)用而設(shè)計的。而基于這種技術(shù)的無線芯片能夠很好的解決低能耗問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸易出錯,由于家居內(nèi)的干擾源較多，搜尋的是可達(dá)設(shè)備后,相應(yīng)的1evel值在原來的基礎(chǔ)之上加1,作為當(dāng)前的1evel值并保存。它所表達(dá)的實際物理意義是數(shù)據(jù)在傳輸過程中將會使設(shè)備多進(jìn)行一次數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳送時,通過路由算法,保證數(shù)據(jù)經(jīng)過*路徑,讓數(shù)據(jù)安全、快速地從發(fā)送設(shè)備到達(dá)目的設(shè)備。
　　
　　5.農(nóng)業(yè)
　　
　　①農(nóng)業(yè)灌溉自動化控制技術(shù)
　　
　　我國是個貧水國家，水資源總量居*四位，人均僅為第121位。農(nóng)業(yè)用水占總用水量的七成，但我國農(nóng)田灌溉十分落后，水的實際利用率很低，浪費嚴(yán)重，與發(fā)達(dá)國家相比仍有差距。采用自動灌溉系統(tǒng)，在土壤中人為安放水分傳感器、溫度傳感器，對農(nóng)作物的生長條件進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)實際，進(jìn)行自動供水和自動按一定順序進(jìn)行灌溉。
　　
　?、跍囟茸詣诱{(diào)控
　　
　　蔬菜生產(chǎn)中，溫室生產(chǎn)規(guī)模正在逐步擴大，傳統(tǒng)溫室監(jiān)控系統(tǒng)成本高，移動性差等問題很突出。近年來，節(jié)能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在溫室監(jiān)控領(lǐng)域興起?；跓o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)由匯聚節(jié)點和子節(jié)點構(gòu)成。將傳感器分布在溫室中監(jiān)控溫室內(nèi)土壤溫度、濕度、PH值、光照強度等，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳到匯聚結(jié)點，匯聚結(jié)點對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將命令通過無線網(wǎng)絡(luò)下發(fā)給調(diào)控節(jié)點，調(diào)控節(jié)點根據(jù)所得命令對灌溉設(shè)備、加熱器等進(jìn)行控制，改變溫室條件。匯聚節(jié)點還可接受人工控制，與互聯(lián)網(wǎng)連接，使用戶可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。
　　
　　6.不停車收費系統(tǒng)
　　
　　不停車收費系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自動車輛識別技術(shù)實現(xiàn)對車輛、貨物實時監(jiān)控,并能實現(xiàn)、準(zhǔn)確的管理。系統(tǒng)由電腦、管理軟件、智能電子標(biāo)簽、智能電子標(biāo)簽閱讀器、控制箱、道閘、含有地感線圈的無線傳感器節(jié)點組成?；跓o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的ETC系統(tǒng)能實現(xiàn)自動檢驗、登記、放行等功能。每輛車在檔風(fēng)玻璃內(nèi)放置一塊記錄本車基本信息的智能電子標(biāo)簽(射頻卡大小)。在道口進(jìn)出口上安放一臺智能標(biāo)簽閱讀器及一套控制箱,同時配置道閘和含有地感線圈的無線傳感器節(jié)點。當(dāng)帶有智能電子標(biāo)簽的汽車進(jìn)入地感線圈的節(jié)點時，地感線圈得到信號,同時智能標(biāo)簽閱讀器也讀到智能電子標(biāo)簽的信號，光學(xué)識別系統(tǒng)識別車的車牌。如果是合法的,就發(fā)出信號，打開道閘,允許車輛通過。另外，自動識別系統(tǒng)讀取電子標(biāo)簽中的用戶費用信息、車型信息和入口車道信息進(jìn)行收費計算，完成IC卡內(nèi)收費額的扣除，收費記錄寫入IC卡，并向用戶顯示有關(guān)收費狀態(tài)信息后給予放行。如果有非法ETC用戶強行通過ETC車道，可進(jìn)行車牌抓拍，生成違章記錄，便于事后處理。此時車輛只要適當(dāng)減速，不需要停車，也不需要伸手刷卡，就可以順利通過道口。車輛過道閘后通過門內(nèi)地感線圈的無線節(jié)點時，又產(chǎn)生信號，讓道閘關(guān)閉。車輛通過高峰時，即車輛一輛接一輛進(jìn)入時，可以通過軟件設(shè)置，道閘處于常開狀態(tài)，當(dāng)zui后一輛車輛進(jìn)入時道閘關(guān)閉。車輛出入的全部信息均由電腦實時記錄，并生成車流量的準(zhǔn)確日報、月報統(tǒng)計表。
　　
　　四、存在的問題
　　
　　1.面臨的技術(shù)難題
　　
　　就目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)水平來說，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)正常運行并大量投入使用還面臨著許多問題：
　　
　　(1)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信問題
　　
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)正常通信中，信號可能被一些障礙物或其他電子信號干擾而受到影響，怎么安全有效的進(jìn)行通信是個有待研究的問題。
　　
　　(2)成本問題
　　
　　在一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)里面，需要使用數(shù)量龐大的微型傳感器，這樣的話成本會制約其發(fā)展。
　　
　　(3)系統(tǒng)能量供應(yīng)問題
　　
　　目前主要的解決方案有：使用高能電池；降低傳感功率；此外還有傳感器網(wǎng)絡(luò)的自我能量收集技術(shù)和電池?zé)o線充電技術(shù)，其中后兩者備受關(guān)注。
　　
　　(4)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是組織無線傳感器的成網(wǎng)技術(shù)，有多種形態(tài)和方式,合理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以zui大限度的利用資源。在這里面，還包括網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議問題和大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點移動性管理等諸多問題有待解決。
　　
　　2.安全問題
　　
　　傳感器網(wǎng)絡(luò)多用于軍事、商業(yè)領(lǐng)域，安全性是其重要的研究內(nèi)容。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點隨機部署、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭討B(tài)性以及信道的不穩(wěn)定性，使傳統(tǒng)的安全機制無法適用。因此需要設(shè)計新型的網(wǎng)絡(luò)安全機制，可借鑒擴頻通信、接入認(rèn)證／鑒權(quán)、數(shù)據(jù)水印、數(shù)據(jù)加密等技術(shù)。目前，保證網(wǎng)絡(luò)安全性的方法也不少。
　　
　　(1)借助特殊的無線傳感器終端。采用PTD(PersonalTrustDevice)作為傳感器網(wǎng)絡(luò)的終端，在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)立認(rèn)證服務(wù)器來提供傳感器需要的服務(wù)，而在PTD和服務(wù)器之間建立認(rèn)證和加密體系，只有在服務(wù)器注冊過的PTD終端才能獲得服務(wù)，未注冊的則不能，從而保證系統(tǒng)安全。通常，這種系統(tǒng)用在家庭環(huán)境中.
　　
　　(2)采用安全罩(SecureOverlay)。采用一種稱為SCANv2(SecureContentAddressableNetworkVersion2)安全內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)尋址的安全罩，來實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全。SCANv2其實是在蓋在實際網(wǎng)絡(luò)層上的一個虛擬結(jié)構(gòu)，通過采用Hash函數(shù)，把實際網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點映射到這個罩空間之上，某一區(qū)域或某種功能的節(jié)點在罩空間的某一個共同的特定位置。用戶在從網(wǎng)絡(luò)中獲取服務(wù)時，需要通過相應(yīng)的安全認(rèn)證進(jìn)入罩空間，再進(jìn)一步通過加密解密過程從這個映射空間進(jìn)入實際網(wǎng)絡(luò)中獲得所需服務(wù)。
　　
　　五、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向
　　
　　1.節(jié)點微型化
　　
　　利用現(xiàn)在的微機電、微無線通信技術(shù)，設(shè)計微體積、長壽命的傳感器節(jié)點是一個重要的研究方向。伯克利大學(xué)研制的塵埃傳感器節(jié)點，把傳感器的大小降低到一個立方毫米，使這些傳感器顆?？梢詰腋≡诳罩?。
　　
　　2.尋求系統(tǒng)節(jié)能策略
　　
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于特殊場合時，電源不可更換，因此功耗問題顯得至關(guān)重要?，F(xiàn)在國內(nèi)外在節(jié)點的低功耗問題上已經(jīng)取得了很大的研究成果，提出了一些低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，未來將會取得更大的進(jìn)步。
　　
　　3.低成本
　　
　　由于傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)量非常大，往往是成千上萬個。要使傳感器網(wǎng)絡(luò)達(dá)到實用化，要求每個節(jié)點的價格控制在1美元以下，而現(xiàn)在每個傳感器節(jié)點的造價大約在80美元左右。如果能夠有效地降低節(jié)點的成本，將會大大推動傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。
　　
　　4.傳感器網(wǎng)絡(luò)安全性問題和抗干擾問題
　　
　　與普通的網(wǎng)絡(luò)一樣，傳感器網(wǎng)絡(luò)同樣也面臨著安全性的考驗，即如何利用較少的能量和較小的計算量來完成數(shù)據(jù)加密、身份認(rèn)證等。在破壞或受干擾的情況下可靠地完成執(zhí)行的任務(wù)，也是一個重要的研究課題。
　　
　　5.節(jié)點的自動配置
　　
　　未來將著重于研究如何將大量的節(jié)點按照一定的規(guī)則組成一個網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)其中某些節(jié)點出現(xiàn)錯誤時，網(wǎng)絡(luò)能夠迅速找到這些節(jié)點，并且不影響到網(wǎng)絡(luò)的正常使用，配置冗余節(jié)點是必要的。
　　
　　六、結(jié)束語
　　
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新的信息獲取和處理技術(shù)，在特殊領(lǐng)域，它有著傳統(tǒng)技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢，人們對它的研究尚處于起步階段。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有著十分廣泛的應(yīng)用前景，它不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境、醫(yī)療等傳統(tǒng)領(lǐng)域有具有巨大的運用價值，在未來還將在許多新興領(lǐng)域體現(xiàn)其*性，如家用、保健、交通等領(lǐng)域。我們可以大膽的預(yù)見，將來無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將無處不在，將*融入我們的生活。比如微型傳感器網(wǎng)絡(luò)zui終可能將家用電器、個人電腦和其他日常用品同互聯(lián)網(wǎng)相連，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離跟蹤，家庭采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)安全調(diào)控、節(jié)電等，其應(yīng)用可以涉及到人類日常生活和社會生產(chǎn)活動的所有領(lǐng)域。對這些網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步研究，將滿足中國未來高技術(shù)民用和軍事發(fā)展的需要，不僅具有重要的社會和經(jīng)濟意義，也具有十分重要的戰(zhàn)略意義。
　　
　　但是，我們還應(yīng)該清楚的認(rèn)識到，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)才剛剛開始發(fā)展，它的技術(shù)、應(yīng)用都還還遠(yuǎn)談不上成熟，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)該抓住商機，加大投入力度，推動整個行業(yè)的發(fā)展。