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无线传感器网络是一种独立出现的计算机网络,它的基本组成单位是节点,这些节点集成了传感器、微处理器、无线接口和电源四个模块。传统的计算机网络技术中业已成熟的解决方案可以借鉴到无线传感器网络中来。但是基于无线传感器网络自身的用途和优点,开发专用的通信协议和路由算法已经成为了当前无线传感器网络领域内急待研究的课题。
无线传感器网络的特点
1、 无线传感器网络包括了大面积的空间分布
比如在军事应用方面,可以将无线传感器网络部署在战场上跟踪敌人的军事行动,智能化的终端可以被大量地装在宣传品、子弹或炮弹壳中,在目标地点撒落下去,形成大面积的监视网络。
2、 能源受限制
网络中每个节点的电源是有限的,网络大多工作在无人区或者对人体有伤害的恶劣环境中,更换电源几乎是不可能的事,这势必要求网络功耗要小以延长网络的寿命,而且要尽较大可能的节省电源消耗。
3、 网络自动配置,自动识别节点
这包括自动组网、对入网的终端进行身份验证、防止非法用户入侵。相对于那些布置在预先*地点的传感器网络而言,无线传感器网络可以借鉴ad hoc方式来配置,当然前提是要有一套合适的通信协议**网络在无人干预情况下自动运行。
4、 网络的自动管理和高度协作性
在无线传感器网络中,数据处理由节点自身完成,这样做的目的是减少无线链路中传送的数据量,只有与其他节点相关的信息才在链路中传送。以数据为中心的特性是无线传感器网络的又一个特点,由于节点不是预先计划的,而且节点位置也不是预先确定的,这样就有一些节点由于发生较多错误或者不能执行*任务而被中止运行。为了在网络中监视目标对象,配置冗余节点是必要的,节点之间可以通信和协作,共享数据,这样可以**获得被监视对象比较全面的数据。
对用户来说,向所有位于观测区内的传感器发送一个数据请求,然后将采集的数据送到*节点处理,可以用一个多播路由协议把消息送到相关节点,这需要一个一的地址表,对于用户而言,不需要知道每个传感器的具体身份号,所以可以用以数据为中心的组网方式。
5、与移动ad hoc网络的区别
无线传感器网络作为一种分布式传感器网络,和移动ad hoc网络有相似点,但又有很多不同。移动ad hoc网络可以用于没有无线基础设施存在或出于费用和安全方面的考虑不方便设置无线基础设施的场合,而传感器很多时候被布置在近地环境中,地波吸收现象不能被忽视,并且高密度布置的传感器网络中的多用户接口也造成了很高的误比特率。作为移动通信的两种基本组网模式之一,移动ad hoc网络中的传输模型是典型的多对多式,而传感器网中的传输模型更偏向于分层次模型(多对一传输)。一般来说,无线传感器网络的节点比典型的移动终端或手持设备有更多的资源受限要求,但对于计算的要求则是可有可无的,当需要执行计算任务时,如果通信成本比计算成本低,计算任务就被送到中心节点去执行。
加速度传感器技术原理
MEMS换能器(Transducer)可分为传感器(Sensor)和致动器(Actuator)两类。其中传感器会接受外界的传递的物理性 输入,通过感测器转换为电子信号,再较终转换为可用的信息,如加速度传感器、陀螺仪、压力传感器等。其主要感应方式是对一些微小的物理量的变化进行测量, 如电阻值、电容值、应力、形变、位移等,再通过电压信号来表示这些变化量。致动器则接受来自控制器的电子信号指令,做出其要求的反应动作,如光敏开关、MEMS显示器等。
目前的加速度传感器有多种实现方式,主要可分为压电式、电容式及热感应式三种,这三种技术各有其优缺点。以电容式3轴加速度计的技术原理为例。 电容式加速度计能够感测不同方向的加速度或振动等运动状况。其主要为利用硅的机械性质设计出的可移动机构,机构中主要包括两组硅梳齿(SILicon Fingers),一组固定,另一组随即运动物体移动;前者相当于固定的电极,后者的功能则是可移动电极。当可移动的梳齿产生了位移,就会随之产生与位移成比例电容值的改变。