無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)休眠調(diào)度機(jī)制研究

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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)休眠調(diào)度機(jī)制研究_第1頁
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1、第1章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述1.3應(yīng)用MEMS支持下的微小傳感器技術(shù)和節(jié)點(diǎn)間的無線通信能力為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)賦予了廣闊的應(yīng)用前景,主要表現(xiàn)在軍事、環(huán)境、健康、家庭和其他商業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)然,在空間探索和災(zāi)難拯救等特殊的領(lǐng)域,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也有其得天獨(dú)厚的技術(shù)優(yōu)勢(任豐原,2003)。(1)軍事方面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由密集型、低成本、隨機(jī)分布的節(jié)點(diǎn)組成的。自組織性和容錯能力使其不會因?yàn)槟承┕?jié)點(diǎn)在惡意攻擊中的損壞而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰,這一點(diǎn)是傳統(tǒng)的傳感器技術(shù)所無法比擬的,也正是這~點(diǎn),使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中

2、。包括監(jiān)控我軍兵力、裝備和物資,監(jiān)視沖突區(qū),偵察敵方地形和布防,定位攻擊目標(biāo),評估損失,偵察和探測核、生物和化學(xué)攻擊。在戰(zhàn)場上,指揮員往往需要及時準(zhǔn)確地了解部隊(duì)、武器裝備和軍用物資供給的情況,布撤的傳感器將采集相應(yīng)的信息,并通過匯聚節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)送至指揮所,再轉(zhuǎn)發(fā)到指揮部,最后融合來自各戰(zhàn)場的數(shù)據(jù)形成我軍完備的戰(zhàn)區(qū)態(tài)勢圖。在戰(zhàn)爭中,對沖突區(qū)和軍事要地的監(jiān)視也是至關(guān)重要的,通過鋪設(shè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò),以更隱蔽的方式近距離地觀察敵方的布防;當(dāng)然。也可以直接將傳感器節(jié)點(diǎn)撤向敵方陣地,在敵方還未來得及反應(yīng)時迅速收集利于作戰(zhàn)的信息

3、。(2)環(huán)境科學(xué)隨著人們對于環(huán)境的日益關(guān)注,環(huán)境科學(xué)所涉及的范圍越來越廣泛。通過傳統(tǒng)方式采集原始數(shù)據(jù)是一件困難的工作。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為野外隨機(jī)性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了方便,比如,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。ALEl玎系統(tǒng)中就有數(shù)種傳感器來監(jiān)測降雨量、河水水位和土壤水分,并依此預(yù)測爆發(fā)山洪的可能性(Bonnet,2000)。美國加州大學(xué)伯克利分校Intel實(shí)驗(yàn)室和大西洋學(xué)院聯(lián)合在一個海島上部署了一個多層次的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(Wang,2003),用來監(jiān)測島上海燕的生活

4、習(xí)性。類似地,傳感器網(wǎng)絡(luò)對森林火災(zāi)準(zhǔn)確、及時地預(yù)報也應(yīng)該是有幫助的。此外,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也可以應(yīng)用在精細(xì)農(nóng)業(yè)中,以監(jiān)測農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。第1蘋無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述(3)醫(yī)療健康如果在住院病人身上安裝特殊用途的傳感器節(jié)點(diǎn),如心率和血壓監(jiān)測設(shè)備,利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò),醫(yī)生就可以隨時了解被監(jiān)護(hù)病人的病情,進(jìn)行及時處理州ou∥,2000)。還可以利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)長時間地收集人的生理數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)在研制新藥品的過程中是非常有用的,而安裝在被監(jiān)測對象身上的微型傳感器也不會給人的正常生活帶來太多的不便。此

5、外.在藥物管理等諸多方面,它也有新穎而獨(dú)特的應(yīng)用??傊?,傳感器網(wǎng)絡(luò)為未來的遠(yuǎn)程醫(yī)療提供了更加方便、快捷的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段。“)空間探索探索外部星球一直是人類夢寐以求的理想,借助于航天器布撒的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對星球表面長時間的監(jiān)測,應(yīng)該是一種經(jīng)濟(jì)可行的方案。NASA的JPL(JetPropulsionLabofato巧)實(shí)驗(yàn)室研制的SensorW曲s(JPL,2001)就是為將來的火星探測進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備的,已在佛羅里達(dá)宇航中心周圍的環(huán)境監(jiān)測項(xiàng)目中進(jìn)行測試和完善。(5)其他商業(yè)應(yīng)用自組織、微型化和對外部世界的感知能力是傳

6、感器網(wǎng)絡(luò)的三大特點(diǎn),這些特點(diǎn)決定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在商業(yè)領(lǐng)域應(yīng)該也會有不少的機(jī)會。比如,嵌入家具和家電中的傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的無線網(wǎng)絡(luò)與Intemet連接在一起將會提供更加舒適、方便和具有人性化的智能家居環(huán)境;目前城市車輛監(jiān)測和跟蹤系統(tǒng)中已經(jīng)應(yīng)用了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Shih,2001);此外,在災(zāi)難拯救、倉庫管理、交互式博物館、交互式玩具、工廠自動化生產(chǎn)線等眾多領(lǐng)域,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)都將會孕育出全新的設(shè)計和應(yīng)用模式(AkyiJd沱,2002)。1.4性能評價無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能直接影響其可用性,至關(guān)重要。如何評價一個

7、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能是一個需要深入研究的問題。下面是幾個評價無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能的標(biāo)準(zhǔn)(李建中,2003):.第l章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述(1)能量有效性:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量有效性是指該網(wǎng)絡(luò)在有限的能量條件下能夠處理的請求數(shù)量,能量有效性是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。到目前為止,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量有效性還沒有被模型化和量化,還沒有被普遍接受的標(biāo)準(zhǔn),需要進(jìn)行深入研究。(2)生命周期:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期是指從網(wǎng)絡(luò)啟動到不能為觀察者提供需要的信息為止所持續(xù)的時間。影響傳感器網(wǎng)絡(luò)生命周期的因素很多,既包括硬件因

8、素也包括軟件因素,需要進(jìn)行深入研究。在設(shè)計傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟、硬件時,必須充分考慮能源有效性,最大化網(wǎng)絡(luò)的生命周期。(3)時間延遲:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的延遲時間是指當(dāng)觀察者發(fā)出請求到其接收到回答信息所需要的時間。影響傳感器網(wǎng)絡(luò)時間延遲的因素也有很多。時間延遲與應(yīng)用密切相關(guān),直接影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的可用性和應(yīng)用范圍。目前的相關(guān)研究還很少.需要進(jìn)行深入研究。(4)感知精度:無線傳感器

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