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《無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在交通方面的應(yīng)用綜述.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用摘要:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是當今國內(nèi)外研究的一大熱點，其在軍事和民用領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用。本文通過對相關(guān)的技術(shù)的資料進行查閱，基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點，對其主要的體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議等方面進行相關(guān)的介紹。并對其在交通領(lǐng)域的應(yīng)用進行探討。關(guān)鍵詞:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，體系結(jié)構(gòu)，協(xié)議，交通1.引言無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是當今國內(nèi)外研究的一大熱點，很多大學(xué)和研究所都開展了相關(guān)的研究.它在軍事和民用領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。在軍事領(lǐng)域
2、，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，隱蔽地分布在戰(zhàn)場上的傳感器可將獲取的信息傳輸給指揮部;在民用領(lǐng)域，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可在環(huán)境監(jiān)側(cè)、醫(yī)療保健、空間探索、災(zāi)害預(yù)測和其他商業(yè)用途上得到廣泛應(yīng)用。2.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和組織無線傳感器的成網(wǎng)技術(shù)有多種形態(tài)和方式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的集中式結(jié)構(gòu)類似于移動通信的蜂窩結(jié)構(gòu)，集中管理；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式結(jié)構(gòu)，類似于adhoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可自組織網(wǎng)絡(luò)接人連接，分布管理;無線傳感器網(wǎng)狀式結(jié)構(gòu)，類似Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀分布連接和管理。通過對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的資料查閱，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有如下幾個特點:u無線傳感器
3、網(wǎng)絡(luò)由于其使用環(huán)境的特性，不允許頻繁地補充能量，需要節(jié)點具有低能耗的特點u網(wǎng)絡(luò)規(guī)模更為龐大，節(jié)點數(shù)目更多，因此還要求傳感器節(jié)點必須具有成本低，體積小，功耗低，工作時間長等特點u節(jié)點密集分布在目標區(qū)域u自組織網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)和展開無須依賴于任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，節(jié)點通過分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調(diào)各自的行為節(jié)點開機后即可快速、自動地組成一個獨立的網(wǎng)絡(luò)u網(wǎng)絡(luò)節(jié)點易失效，因此要求節(jié)點可以動態(tài)地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和節(jié)點個數(shù)的變化u節(jié)點布置完畢后，除少數(shù)節(jié)點需移動以外，大部分節(jié)點都是靜止的3.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)典型的體系結(jié)構(gòu)如下圖1所示。節(jié)點具有傳感、信號
4、處理和無線通信的功能.它們既是信息包的發(fā)起者，也是其轉(zhuǎn)發(fā)者。通過網(wǎng)絡(luò)自組織和多跳路由，將數(shù)據(jù)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送。網(wǎng)關(guān)可使用多種方式與外部網(wǎng)絡(luò)通信，如Internet、衛(wèi)星或移動通信網(wǎng)絡(luò)等，大規(guī)模應(yīng)用可能使用多個網(wǎng)關(guān)。圖1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)典型的體系結(jié)構(gòu)節(jié)點由于受到體積、價格和電源供給等因素的限制，通信距離較短，只能與白己通信范圍內(nèi)的鄰居交換數(shù)據(jù)。要訪問通信范圍以外的節(jié)點，必須使用多跳路由.為了保證網(wǎng)絡(luò)內(nèi)大多數(shù)節(jié)點都可與網(wǎng)關(guān)建立無線鏈路，節(jié)點的分布要相當密集。在不同的應(yīng)用中r傳感器節(jié)點的設(shè)計也各不相同，但其基本結(jié)構(gòu)是一樣的。信號調(diào)理電路A/D轉(zhuǎn)換器射頻模塊微處理
5、器電池及電源管理電路存儲器傳感器節(jié)點的典型硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括電池及電源管理電路、傳感器、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器件、存儲器、微處理器和射頻模塊等。節(jié)點采用電池供電，一旦電能耗盡，節(jié)點就失去了工作能力。為了最大限度地節(jié)約電能，在硬件設(shè)計方而，要盡量采用低功耗器件，在沒有通信任務(wù)時，切斷射頻部分電源;在軟件設(shè)計方面，各層通信協(xié)議都應(yīng)該以節(jié)能為中心，必要時可以犧牲其他一些網(wǎng)絡(luò)性能指標，以獲得更高的電源效率。圖2節(jié)點的典型硬件結(jié)構(gòu)1.網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議研究下表所列為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧，各層提供的主要功能如下：表一無限傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議表u物理層提供了
6、兩種服務(wù):物理數(shù)據(jù)服務(wù)和為物理層管理實體(PI-ME)提供物理管理服務(wù)的接口。本層負責數(shù)據(jù)的調(diào)制、發(fā)送與接收、頻率選擇、載波頻率生成、信號檢測和數(shù)據(jù)加密數(shù)據(jù)鏈路層負責數(shù)據(jù)成幀、幀檢測、差錯控制以及無線信道的使用控制。u網(wǎng)絡(luò)層負責數(shù)據(jù)融合、分組路由、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、擁塞控制。u傳輸層負責數(shù)據(jù)流的傳輸，是保證通信服務(wù)質(zhì)量的重要部分u應(yīng)用層基于監(jiān)測任務(wù)，在其上開發(fā)和使用不同的應(yīng)用層軟件u無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用支撐服務(wù)包括時間同步和節(jié)點定位等。協(xié)議方面，目前的研究主要是圍繞MAC子層、網(wǎng)絡(luò)層路由和拓撲控制算法展開的，這里就不對其進行更深層次的介紹。2.無線傳感網(wǎng)絡(luò)
7、的應(yīng)用途徑雖然無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用，由于技術(shù)等方面的制約還有待時日，但是最近幾年，隨著計算成本的下降以及微處理器體積越來越小，已經(jīng)為數(shù)不少的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開始投入使用。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要集中在以下領(lǐng)域：1．環(huán)境的監(jiān)測和保護2．醫(yī)療護理3．軍事領(lǐng)域4．其他用途3.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在交通方面的應(yīng)用當今交通領(lǐng)域的發(fā)展趨勢是智能交通方向。智能交通：智能交通是一個基于現(xiàn)代電子信息技術(shù)面向交通運輸?shù)姆?wù)系統(tǒng)。它的突出特點是以信息的收集、處理、發(fā)布、交換、分析、利用為主線，為交通參與者提供多樣性的服務(wù)。智能交通系統(tǒng)的一個重要組成部分就是傳感器網(wǎng)
8、絡(luò)技術(shù)。傳感器就像是人的各種感覺器官，通過傳感器可以采集到我們所以需要的信息，在通過構(gòu)建成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)把信息傳遞到數(shù)據(jù)
