無線傳感網(wǎng)簡介

    無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是典型的具有交叉學(xué)科性質(zhì)的軍民兩用戰(zhàn)略高技術(shù)，可以廣泛應(yīng)用于GF軍事、國家安全、環(huán)境科學(xué)、交通管理、災(zāi)害預(yù)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)、城市信息化建設(shè)等領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSNs）是由許許多多功能相同或不同的無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成，每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)由數(shù)據(jù)采集模塊（傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器）、數(shù)據(jù)處理和控制模塊（微處理器、存儲(chǔ)器）、通信模塊（無線收發(fā)器）和供電模塊（電池、DC/AC能量轉(zhuǎn)換器）等組成。近期微電子機(jī)械加工（MEMS）技術(shù)的發(fā)展為傳感器的微型化提供了可能，微處理技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了傳感器的智能化，通過MEMS技術(shù)和射頻（RF）通信技術(shù)的融合促進(jìn)了無線傳感器及其網(wǎng)絡(luò)的誕生。傳統(tǒng)的傳感器正逐步實(shí)現(xiàn)微型化、智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化，正經(jīng)歷著一個(gè)從傳統(tǒng)傳感器（Dumb Sensor）→智能傳感器（Smart Sensor）→嵌入式Web傳感器（Embedded Web Sensor）的內(nèi)涵不斷豐富的發(fā)展過程。
     國際上比較有代表性和影響力的無線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)用和研發(fā)項(xiàng)目有遙控戰(zhàn)場傳感器系統(tǒng)（Remote Battlefield Sensor System，簡稱REMBASS --倫巴斯）、網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)（NCW）及靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)（SSW））、智能塵（smart dust）、Intel?Mote、Smart-Its項(xiàng)目、SensIT、SeaWeb、行為習(xí)性監(jiān)控（Habitat Monitoring）項(xiàng)目、英國國家網(wǎng)格等。尤其是今年最新試制成功的低成本美軍“狼群”地面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志著電子戰(zhàn)領(lǐng)域技戰(zhàn)術(shù)的最新突破。俄亥俄州正在開發(fā)“沙地直線”（A Line intheSand）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)能夠散射電子絆網(wǎng)（tripwires）到任何地方，以偵測(cè)運(yùn)動(dòng)的高金屬含量目標(biāo)。民用方面，美日等發(fā)達(dá)國家在對(duì)該技術(shù)不斷研發(fā)的基礎(chǔ)上在多領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用。 
    英特爾與加利福尼亞州大學(xué)伯克利分校正領(lǐng)導(dǎo)著微塵技術(shù)的研究工作。他們成功創(chuàng)建了瓶蓋大小的全功能傳感器，可以執(zhí)行計(jì)算、檢測(cè)與通信等功能。2002年，英特爾研究實(shí)驗(yàn)室研究人員將處方藥瓶大小的32個(gè)傳感器連進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)，以讀出緬因州“大鴨島”上的氣候，評(píng)價(jià)一種海燕巢的條件。而2003年第二季度，他們換用150個(gè)安有D型微型電池的第二代傳感器，來評(píng)估這些鳥巢的條件。他們的目的是讓世界各國研究人員實(shí)現(xiàn)無入侵式及無破壞式的、對(duì)敏感野生動(dòng)物及其棲居地的監(jiān)測(cè)。該公司開發(fā)出了用于家庭護(hù)理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。根據(jù)演示，試制系統(tǒng)通過在鞋、家具，以及家用電器中嵌入半導(dǎo)體傳感器，幫助老年人、阿爾茨海默氏病患者，以及殘障人士的家庭生活。該系統(tǒng)利用無線通信將各傳感器聯(lián)網(wǎng)，可高效傳遞必要的信息，從而方便病人接受護(hù)理，還可以減輕護(hù)理人員的負(fù)擔(dān)。該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是英特爾公司在阿爾茨海默氏病患者家庭的合作下，歷時(shí)一年研究完成的，2004年下半年開始試用。
    日立制作所與YRP泛在網(wǎng)絡(luò)化研究所2004年11月24日宣布開發(fā)出了全球體積最小的傳感器網(wǎng)絡(luò)終端。該終端為安裝電池的有源無線終端，可以搭載溫度、亮度、紅外線、加速度等各種傳感器。設(shè)想應(yīng)用于大樓與家庭的無線傳感器以及安全管理方面。
    三菱電機(jī)日前開發(fā)成功了一種設(shè)想用于傳感器網(wǎng)絡(luò)的小型低耗電無線模塊。能夠使用特定小功率無線構(gòu)筑對(duì)等（Ad-hoc）網(wǎng)絡(luò)。目標(biāo)是取代目前利用專線構(gòu)筑的家用安全網(wǎng)絡(luò)，計(jì)劃2005年～2006年達(dá)到實(shí)用水平。具體而言，與紅外線傳感器配合，檢測(cè)是否有人、與加速度傳感器配合，檢測(cè)窗玻璃和家具的振動(dòng)、與磁傳感器配合，檢測(cè)門的開關(guān)，等等。
    在舊金山，200個(gè)聯(lián)網(wǎng)微塵已被部署在金門大橋。這些微塵用于確定大橋從一邊到另一邊的擺動(dòng)距離—可以精確到在強(qiáng)風(fēng)中為幾英尺。當(dāng)微塵檢測(cè)出移動(dòng)距離時(shí)，它將把該信息通過微型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳遞出去。信息最后到達(dá)一臺(tái)更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。任何與當(dāng)前天氣情況不吻合的異常讀數(shù)都可能預(yù)示著大橋存在隱患。
    我國現(xiàn)代意義的無線傳感網(wǎng)及其應(yīng)用研究幾乎與發(fā)達(dá)國家同步啟動(dòng)，1999年首次正式出現(xiàn)于中國科學(xué)院《知識(shí)創(chuàng)新工程試點(diǎn)領(lǐng)域方向研究》的信息與自動(dòng)化領(lǐng)域研究報(bào)告中，作為該領(lǐng)域提出的五個(gè)重大項(xiàng)目之一。隨著知識(shí)創(chuàng)新工程試點(diǎn)工作的深入，2001年中科院依托上海微系統(tǒng)所成立微系統(tǒng)研究與發(fā)展中心，引領(lǐng)院內(nèi)的相關(guān)工作，并通過該中心在無線傳感網(wǎng)的方向上陸續(xù)部署了若干重大研究項(xiàng)目和方向性項(xiàng)目，參加單位包括上海微系統(tǒng)所、聲學(xué)所、微電子所、半導(dǎo)體所、電子所、軟件所、中科大等十余個(gè)校所，初步建立傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究平臺(tái)，在無線智能傳感網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、微型傳感器、傳感器節(jié)點(diǎn)、簇點(diǎn)和應(yīng)用系統(tǒng)等方面取得很大的進(jìn)展，2004年9月相關(guān)成果在北京進(jìn)行了大規(guī)模外場演示，部分成果已在實(shí)際工程系統(tǒng)中使用。國內(nèi)的許多高校也掀起了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究熱潮。清華大學(xué)、中國科技大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、天津大學(xué)、南開大學(xué)、北京郵電大學(xué)、東北大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、西南交通大學(xué)、沈陽理工大學(xué)和上海交通大學(xué)等單位紛紛開展了有關(guān)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的基礎(chǔ)研究工作。一些企業(yè)如中興通訊公司等單位也加入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的行列。
    傳感網(wǎng)在民用方面，涉及城市公共安全、公共衛(wèi)生、安全生產(chǎn)、智能交通、智能家居、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域。國內(nèi)從事傳感網(wǎng)應(yīng)用的大企業(yè)目前為數(shù)不多，小企業(yè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的勢(shì)頭。北京鼎天軟件有限公司，主要從事城市公共安全應(yīng)急指揮系統(tǒng)建設(shè)，已經(jīng)承擔(dān)揚(yáng)州電子政務(wù)和揚(yáng)州應(yīng)急指揮系統(tǒng)。上海電器科學(xué)研究院主要從事智能交通方面的工程，已經(jīng)承擔(dān)上海市內(nèi)、外環(huán)智能交通工程。嘉興中科無線傳感網(wǎng)科技有限公司在數(shù)字航道、城市應(yīng)急系統(tǒng)、機(jī)場監(jiān)控等方面有較好的技術(shù)背景，相關(guān)項(xiàng)目工程正在進(jìn)行中。沈陽東軟、北大青鳥、億陽信通等企業(yè)也傳感網(wǎng)應(yīng)用方面有所涉足，目前主要在電子政務(wù)方面，正在向公共安全應(yīng)急指揮系統(tǒng)進(jìn)發(fā)。