• 2022年08月14日
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关于无线传感器网络技术与应用详解

作者:网络 发表于:2022-08-03   点击:

MAC层协议采用时分多路复用算法为每个节点分配了传输时间片,不需要在传输每一帧之前进行协商。

这种以数据本身作为查询或传输线索的思想更接近于自然语言交流的习惯。

**3.1.1距离的测量方法**本节将详细说明3种主流的测量方法,第一种是基于时间的方法,包括基于信号传输时间的方法(timeofarrival,TOA)和基于信号传输时间差的方法(timedifferenceofarrival,TDOA);第二种是基于信号角度的方法(angleofarrival,AOA);第三种是基于信号接收信号强度的方法(receivedsignalstrengthindicator,RSSI)方法。

【无线传感器网络主要特点】大规模为了获取精确信息,在监测区域通常部署大量传感器节点,可能达到成千上万,甚至更多。

目前我国基础建设处在高速发展期,建设单位对各种建设工程的安全施工监测越来越关注。

智能交通系统(ITS)是在传统的交通体系的基础上发展起来的新型交通系统,它将信息、通信、控制和计算机技术以及其他现代通信技术综合应用于交通领域,并将人-车-路-环境有机地结合在一起。

无线传感器网络应用的制约因素无线传感器网络技术的实际应用过程中,主要存在着以下制约因素:(1)成本:传感器网络节点的成本是制约其大规模广泛应用的重要因素,需根据具体应用的要求均衡成本、数据精度及能量供应时间。

应用环境单。

传感器网络主要包括三个方面:感应,通讯,计算(硬件,软件,算法。

聚合使无线传感器网络已经存在的安全挑战变得复杂,并且需要专门针对此场景量身定制的新安全技术。

下面是支撑技术的组件的技术架构图:

应用层,其实是组件图的应用程序,负责业务逻辑实现;同步时钟是指如果网络层选择了分时协议,那么需要保证各个节点的时钟保持一致;传输层是用来保证传输质量;大家熟知的三次握手TCP协议就是传输层协议簇中的一员;还包括均衡流量(不同网段间吞吐量是不一致的),在这个层面上,传输层还担负着适配的职责;网络层其实是负责路由的,后面我们详细介绍路由的协议以及方式,路由的协议是为了保证信息达到目的地;网络层的协议主要是路由协议,路由协议有三种:第一种是广播式,这一点和朋友圈里面散播消息一样,每个人都会(可以)向非传播者转发消息以实现扩散,在扩散过程中,只有真正的信息相关者会关注到信息;第二种方式是坐标式的,这里首先形成一棵树,每棵树都有自己的坐标,然后发送的时候会从叶子节点开始发送;这种方式在很大程度上减少了交叉发送的次数;第三种是分簇式,就是讲节点按照算法选出一个簇头来领导簇成员;这样的好处是只需要簇头保持唤醒状态,成员在大多数时间处于休眠状态;当来到了报文需要发送的时候,和坐标式比较像,都是从叶子节点开始向上级转发。

无线传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变:环境因素或电能耗尽造成的传感器节点出现故障或失效。

此外,WSN还能够应用在气象研究、行星探测、洪水易发地域特殊监测等。

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由于传感器令点随机部署,构成的传感器网络与节点编号之间的关系是完全动态的,表现为节点编号与节点位置没有必然联系。

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无线传感器网络的发展最初起源于战场监测等军事应用。

目前,无线传感器网络中的密钥管理和安全组播的研究才刚刚开始,现有的机制和协议还不成熟,能够满足资源限制,具有良好伸缩性的密钥管理协议和安全组播机制仍然是无线传感器网络安全研究的热点。

在这里插入图片描述(https://img-blog.csdnimg.cn/20201228140135132.pngpic_center)叙述无线传感器网络XMAC的主要特点和实现机制。

传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。

你可以单独将各路数字通道按需要配置为输入、漏极输出或源极输出。

这些节点通常是一个微型的嵌入式系统,它们的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱,通过携带有限能量的电池供电。

传感器网络拓扑控制目前主要研究的问题是在满足网络覆盖度和连通度的前提下,通过功率控制和骨干网节点的选择,剔除节点之间不必要的无线通信链路,生成一个高效的数据转发的网络拓扑结构。

般情况下,一个恶意节点位于基站附近,另一个恶意节点离基站较远,较远的那个节点声称自己和基站附近的节点可以建立低时延高带宽的链路,从而吸引周围节点将其数据包发到它这里。

由于大部分节点的天线都是全向的,无法区分信号来自于哪个方向。

拓扑选择在路由中起着重要作用,因为网络拓扑决定了数据包到达正确目的地的传输路径。

国内的许多高校也掀起了无线传感器网络的研究热潮。

路由器是一种特别的测量节点,你可以使用它在WSN中延长距离以及增加可靠性。

传感器网络的拓扑结构变化快传感器网络自身的特点使得传感器网络的拓扑结构变化很快,这对网络各种算法的有效性提出了挑战。

尽管无线传感器网络还有许多技术问题待解决使得现在无法广泛推广和运用,但相信其未来发展前景不可估量。

另一种方案是基于多项式的预配置方案,如PolynomialPoolBasedKeyScheme方案16、Location-BasedPair-wiseKeyEstablishmentsScheme17方案、Blom’sKeyScheme方案和MultipleSpaceKeyScheme方案18等,基本思想都是基于CBlundo等人提出的Polynomial-basedKeyPre-distributionProtocol方案19。

节点定位的基本概念;无线传感器网络中的节点定位是指传感器节点根据网络中少数已知节点的位置信息,通过一定的定位技术确定网络中其他节点的位置信息的过程。

优点:在LOS情况下能取得较高的定位精度。

地波在传播过程中,由于能量逐渐被大地吸收,很快减弱(波长越短,减弱越快),因而传播距离不远。

基于IEEE802.15.4标准的网络层协议主要有2001年9月成立的ZigBee联盟提出的ZigBee协议栈及适用于无线传感器网络节点的嵌入式微型IPv6协议栈。

该层负责频率的选择、载波频率的产生、信号检测、调制和数据加密。

约定其通信协议如下:(1)串行通信波特率为38400b/s;(2)帧格式为:帧头0x68AA,1位起始位,n位数据位,1位停止位,校验位;(3)无奇偶校验位;(4)通信可以有中断传送方式和查询方式,这里采用中断方式通信。

无线传感器网络的发展是受军事应用的推动。

链状网络形成一条连接所有节点的链状网络,除根节点和末端节点外,其他节点均为背靠背收发。

因此在1999年,商业周刊将传感器网络列为21世纪最具影响的21项技术之。

你可以将WSN以太网关连接至基于Windows的控制器或者LabVIEW实时控制器,如图2所示。

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