㈠ 什麼是無線感測器網路
無線感測器的無線傳輸功能,常見的無線傳輸網路有RFID、ZigBee、紅外、藍牙、GPRS、4G、2G、Wi-Fi、NB-IoT。
與傳統有線網路相比,無線感測器網路技術具有很明顯的優勢特點,主要的要求有: 低能耗、低成本、通用性、網路拓撲、安全、實時性、以數據為中心等。
㈡ 物聯網常用的定位技術有哪些
1、射頻識別室內定位技術
射頻識別室內定位技術作用距離很近,但它可以在幾毫秒內得到厘米級定位精度的信息,由於電磁場非視距等優點,傳輸范圍大,而且標識的體積小,造價比較低。但其不具有通信能力,抗干擾能力較差,不便於整合到其他系統之中,且用戶的安全隱私保障和國際標准化都不夠完善。
2、Wi-Fi室內定位技術
Wi-Fi定位技術有兩種,一是通過移動設備和三個無線網路接入點的無線信號強度,通過差分演算法,來比較精準地進行三角定位。二是事先記錄巨量的確定位置點的信號強度,通過用新加入的設備的信號強度對比擁有巨量數據的資料庫,來確定位置。
3、地磁定位技術
非均勻的磁場環境會因其路徑不同產生不同的磁場觀測結果。而這種被稱為IndoorAtlas的定位技術,正是利用地磁在室內的這種變化進行室內導航,並且導航精度已經可以達到0.1米到2米。
4、超聲波定位技術
超聲波定位技術通過在室內安裝多個超聲波揚聲器,發出能被終端麥克風檢測到的超聲信號。通過不同聲波的到達時間差,推測出終端的位置。
5、紅外線定位技術
紅外線室內定位技術定位的原理是,紅外線標識發射調制的紅外射線,通過安裝在室內的光學感測器接收進行定位。雖然紅外線具有相對較高的室內定位精度,但是由於光線不能穿過障礙物,只適合短距離傳播,而且容易被其它光線干擾,在精確定位上有局限性。
6、藍牙定位技術
藍牙技術通過測量信號強度進行定位。這是一種短距離低功耗的無線傳輸技術,在室內安裝適當的藍牙區域網接入點,把網路配置成基於多用戶的基礎網路連接模式,並保證藍牙區域網接入點始終是這個網路的主設備,就可以獲得用戶的位置信息。
7、北斗衛星定位技術
北斗衛星定位是中國自主研發的,利用地球同步衛星為用戶提供全天候、區域性的衛星定位系統。它能快速確定目標或者用戶所處地理位置,向用戶及主管部門提供導航信息。
8、基站定位技術
基站定位一般應用於手機用戶,手機基站定位服務又叫做移動位置服務(LBS)。它是通過電信移動運營商的網路獲取移動終端用戶的位置信息,在電子地圖平台的支持下,為用戶提供相應服務的一種增值業務。
除了以上提及的,目前來看定位技術的種類有幾十甚至上百種,而每種定位技術都有自己的優缺點和適合的應用場景。到底哪種技術會最終勝出,現在還不得而知,有待產業鏈同仁的努力和時間的檢驗。
㈢ 無線感測器網路的關鍵技術有哪些
感測技術,包括光感、聲感等。
無線網路技術,基於紅外的、基於無線電磁波的等無線網路技術。
無線網路數據包在有線網路的傳輸技術,一般是需要進行二次封裝的,才能將無線網路數據包在有線網路中進行傳輸。
㈣ 無線感測器網路的特點與應用
無線感測器網路的特點與應用
無線感測器網路簡稱WSN,它綜合了現代無線網路通信技術、感測器技術、計算機技術等,其應用十分廣泛。下面是我為大家搜索整理的關於無線感測器網路的特點與應用,歡迎參考閱讀,希望對大家有所幫助!想了解更多相關信息請持續關注我們應屆畢業生培訓網!
無線感測器網路是一種新型的感測器網路,其主要是由大量的感測器節點組成,利用無線網路組成一個自動配置的網路系統,並將感知和收集到的信息發給管理部門。目前無線感測器網路在軍事、生態環境、醫療和家居方面都有一定應用,未來無線感測器網路的發展前景將是不可估量的。
一、無線感測器網路的特點
(一)節點數量多
在監測區通常都會安置許多感測器節點,並通過分布式處理信息,這樣就能夠提高監測的准確性,有效獲取更加精確的信息,並降低對節點感測器的精度要求。此外,由於節點數量多,因此存在許多冗餘節點,這樣就能使系統的容錯能力較強,並且節點數量多還能夠覆蓋到更廣闊的監測區域,有效減少監測盲區。
(二)動態拓撲
無線感測器網路屬於動態網路,其節點並非固定的。當某個節電出現故障或是耗盡電池後,將會退出網路,此外,還可能由於需要而被轉移添加到其他的網路當中。
(三)自組織網路
無線感測器的節點位置並不能進行精確預先設定。節點之間的相互位置也無法預知,例如通過使用飛機播散節點或隨意放置在無人或危險的區域內。在這種情況下,就要求感測器節點自身能夠具有一定的組織能力,能夠自動進行相關管理和配置。
(四)多跳路由
無線感測網路中,節點之間的距離通常都在幾十到幾百米,因此節點只能與其相鄰的節點進行直接通信。如果需要與范圍外的節點進行通信,就需要經過中間節點進行路由。無線感測網路中的多跳路由並不是專門的路由設備,所有傳輸工作都是由普通的節點完成的。
(五)以數據為中心
無線感測網路中的節點均利用編號標識。由於節點是隨機分布的,因此節點的編號和位置之間並沒有聯系。用戶在查詢事件時,只需要將事件報告給網路,並不需要告知節點編號。因此這是一種以數據為中心進行查詢、傳輸的方式。
(六)電源能力局限性
通常都是用電池對節點進行供電,而每個節點的能源都是有限的,因此一旦電池的能量消耗完,就是造成節點無法再進行正常工作。
二、無線感測器網路的應用
(一)環境監測應用
無線感測器可以用於進行氣象研究、檢測洪水和火災等,在生態環境監測中具有明顯優勢。隨著我國市場經濟的不斷發展,生態環境污染問題也越來越嚴重。我國是一個幅員遼闊、資源豐富的農業大國,因此在進行農業生產時利用無線感測器進行對生產環境變化進行監測能夠為農業生產帶來許多好處,這對我國市場經濟的不斷發展有著重要意義。
(二)醫療護理應用
無線感測器網路通過使用互聯網路將收集到的信息傳送到接受埠,例如一些病人身上會有一些用於監測心率、血壓等的感測器節點,這樣醫生就可以隨時了解病人的`病情,一旦病人出現問題就能夠及時進行臨時處理和救治。在醫療領域內感測器已經有了一些成功案例,例如芬蘭的技術人員設計出了一種可以穿在身上的無線感測器系統,還有SSIM(Smart Sensors and Integrated Microsystems)等。
(三)智能家居建築應用
文物保護單位的一個重要工作就是要對具有意義的古老建築實行保護措施。利用無線感測器網路的節點對古老建築內的溫度是、濕度、關照等進行監測,這樣就能夠對建築物進行長期有效的監控。對於一些珍貴文物的保存,對保護地的位置、溫度和濕度等提前進行檢測,可以提高展覽品或文物的保存品質。例如,英國一個博物館基於無線感測器網路設計了一個警報系統,利用放在溫度底部的節點檢測燈光、振動等信息,以此來保障文物的安全[5]。
目前我國基礎建設處在高速發展期,建設單位對各種建設工程的安全施工監測越來越關注。利用無線感測器網路使建築能夠檢測到自身狀況並將檢測數據發送給管理部門,這樣管理部門就能夠及時掌握建築狀況並根據優先等級來處理建築修復工作。
另外,在傢具或家電匯中設置無線感測器節點,利用無線網路與互聯網路,將家居環境打造成一個更加舒適方便的空間,為人們提供更加人性化和智能化的生活環境。通過實時監測屋內溫度、濕度、光照等,對房間內的細微變化進行監測和感知,進而對空調、門窗等進行智能控制,這樣就能夠為人們提供一個更加舒適的生活環境。
(四)軍事應用
無線感測器網路具有低能耗、小體積、高抗毀等特性,且其具有高隱蔽性和高度的自組織能力,這為軍事偵察提供有效手段。美國在20世紀90年代就開始在軍事研究中應用無線感測器網路。無線感測器網路在惡劣的戰場內能夠實時監控區域內敵軍的裝備,並對戰場上的狀況進行監控,對攻擊目標進行定位並能夠檢測生化武器。
目前無線感測器網路在全球許多國家的軍事、研究、工業部門都得到了廣泛的關注,尤其受到美國國防部和軍事部門的重視,美國基於C4ISR又提出了C4KISR的計劃,對戰場情報的感知和信息綜合能力又提出新的要求,並開設了如NSOF系統等的一系列軍事無線感測器網路研究。
總之,隨著無線感測器網路的研究不斷深入和擴展,人們對無線感測器的認識也越來越清晰,然而目前無線感測器網路的在技術上還存在一定問題需要解決,例如存儲能力、傳輸能力、覆蓋率等。盡管無線感測器網路還有許多技術問題待解決使得現在無法廣泛推廣和運用,但相信其未來發展前景不可估量。
;㈤ 哪種方式可以實現10cm以內精度的定位,基於無線感測器網路的室內精確定位
超寬頻(UWB)技術應用在無線感測器網路中的定位精度可以達到10cm以內,不過現在好像論文方便關於超寬頻定位的比較少,因為UWB還是比較新的。現在一般用在無線感測器網路中定位的技術是基於RSSI的測距技術,不過精度不高,一般在3-5米,在空曠條件下可以達到3米以內,不過如果是具體的工程問題的話,可以採取一些手段來提高定位精度!如果是要想出一種定位演算法使得定位精度達到10cm的話,基本是不可能!單純從演算法上提高精度是不大可能的!除非在工程上加一些技術手段!
㈥ 什麼是無線感測技術
早在上世紀70年代,就出現了將傳統感測器採用點對點傳輸、連接感測控制器而構成感測網路雛形,我們把它歸之為第一代感測器網路。隨著相關學科的不斷發展和進步,感測器網路同時還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力,並通過與感測控制的相聯,組成了有信息綜合和處理能力的感測器網路,這是第二代感測器網路。而從上世紀末開始,現場匯流排技術開始應用於感測器網路,人們用其組建智能化感測器網路,大量多功能感測器被運用,並使用無線技術連接,無線感測器網路逐漸形成。
無線感測器網路是新一代的感測器網路,具有非常上世紀70年代,其發展和應用,將會給人類的生活和生產的各個領域帶來深遠影響。
無線感測器網路可以看成是由數據獲取網路、數據頒布網路和控制管理中心三部分組成的。其主要組成部分是集成有感測器、處理單元和通信模塊的節點,各節點通過協議自組成一個分布式網路,再將採集來的數據通過優化後經無線電波傳輸給信息處理中心。
㈦ 無線感測器網路技術的介紹
本書從項目團隊當前正在開展的主要研究方向出發,介紹了無線感測器網路相關的若干關鍵技術。內容涵蓋無線感測器網路的網路支撐技術(物理層、MAC、路由協議,協議標准)、服務支撐技術(時間同步,節點定位,容錯技術、安全設計,服務質量保證)及應用支撐技術(網路管理,操作系統以及開發環境)等方面,主要介紹無線感測器網路技術的相關原理及方法等,給廣大讀者進行系統學習及深入研究提供參考。
㈧ 無線感測器有哪六個關鍵技術
如果一定要六項,我覺得是 MAC協議,路由協議,數據可靠傳輸技術,數據融合技術、定位技術和同步技術
㈨ 電信rssi原理
Received Signal Strength Indication接收的信號強度指示,無線發送層的可選部分,用來判定鏈接質量,以及是否增大廣播發送強度。
通過接收到的信號強弱測定信號點與接收點的距離,進而根據相應數據進行定位計算的一種定位技術。如無線感測的ZigBee網路CC2431晶元的定位引擎就採用的這種技術、演算法。接收機測量電路所得到的接收機輸入的平均信號強度指示。這一測量值一般不包括天線增益或傳輸系統的損耗。
RSSI(Received Signal Strength Indicator)是接收信號的強度指示,它的實現是在反向通道基帶接收濾波器之後進行的。
為了獲取反向信號的特徵,在RSSI的具體實現中做了如下處理:在104us內進行基帶IQ功率積分得到RSSI的瞬時值;然後在約1秒內對8192個RSSI的瞬時值進行平均得到RSSI的平均值,即RSSI(平均)=sum(RSSI(瞬時))/8192,同時給出1秒內RSSI瞬時值的最大值和RSSI瞬時值大於某一門限時的比率(RSSI瞬時值大於某一門限的個數/8192)。由於 RSSI是通過在數字域進行功率積分而後反推到天線口得到的,反向通道信號傳輸特性的不一致會影響RSSI的精度。
在空載下看RSSI的平均值是判斷干擾的最主要手段。對於新開局,用戶很少,空載下的RSSI電平一般小於-105dBm。在業務存在的情況下,有多個業務時RSSI平均值一般不會超過-95dBm。從接收質量FER上也可以參考判斷是否有干擾存在。通過以發現是否存在越區覆蓋而造成干擾,也可以從 Ec/Io與手機接收功率來判斷是否有干擾。對於外界干擾,通過頻譜儀分析進一步查出是否存在干擾源。測距理論
RSSI是射頻信號理論術語,主要應用於發射機和接收機之間的距離測量。該方法是依據接收信號能量強度確定距離,對通信信道參數要求較高。其測距理論是:依據無線電波或聲波在介質中傳輸,信號功率是隨傳播距離衰減的原理。根據信標節點已知信號的發射功率和節點接收的信號功率,通過信號與距離之間的衰減模型,就可以計算出節點間的距離。由於信號傳播的過程中,受到距離和障礙物的影響。信號的功率強度隨之衰減,間接影響精度。所以要求得到良好的精度,短距離才會體現這一點。
由於信號發射設備和接收設備簡單、成本低、低功耗,比較適合無線感測器網路定位機制。針對室內和室外環境,現階段流行的估計位置技術中,對提高估計位置的准確性方面,也有很多方法。例如由三個非共線錨定器組成,通過非共線信標節點進行位置估計的最小二乘法,以及使用三個以上的信標節點多點定位技術。對於測距方法的進行對比如圖所示:
由圖可以看出:RSSI的定位技術作為基於Wi-Fi活動的RFID標簽,相比於TOA、TDOA、AOA、GPS具有成本低、容易實現等優勢。如果室內定位精度要求不高,基於RSSI的定位技術完全可以滿足。而且,現階段對於作為節點的感測器,都能夠完成發射測試信號功率的任務。主要進行實驗時,節點發送數據包,也獲取RSSI的測量值。該定位技術既無需額外硬體,又能完成復雜信息的分析處理,減小通信消費,節約成本,比較適用於無線感測器網路的定位系統。 [1]
㈩ 無線感測器網路的特點及關鍵技術
無線感測器網路的特點及關鍵技術
無線感測器網路被普遍認為是二十一世紀最重要的技術之一,是目前計算機網路、無線通信和微電子技術等領域的研究熱點。下面我為大家搜索整理了關於無線感測器網路的特點及關鍵技術,歡迎參考閱讀!
一、無線感測器網路的特點
與其他類型的無線網路相比,感測器網路有著鮮明的特徵。其主要特點可以歸納如下:
(一)感測器節點能量有限。當前感測器通常由內置的電池提供能量,由於體積受限,因而其攜帶的能量非常有限。如何使感測器節點有限的能量得到高效的利用,延長網路生存周期,這是感測器網路面臨的首要挑戰。
(二)通信能力有限。無線通信消耗的能量與通信距離的關系為E=kdn。其中,參數n的取值為2≤n≤4,n的取值與許多因素有關。但是不管n具體的取值,n的取值范圍一旦確定,就表明,無線通信的能耗是隨著距離的增加而更加急劇地增加的。因此,在滿足網路連通性的要求下,應盡量採用多跳通信,減少單跳通信的距離。通常,感測器節點的通信范圍在100m內。
(三)計算、存儲和有限。一方面為了滿足部署的要求,感測器節點往往體積小;另一方面出於成本控制的目的`,節點的價格低廉。這些因素限制了節點的硬體資源,從而影響到它的計算、存儲和通信能力。
(四)節點數量多,密度高,覆蓋面積廣。為了能夠全面准確的監測目標,往往會將成千上萬的感測器節點部署在地理面積很大的區域內,而且節點密度會比較大,甚至在一些小范圍內採用密集部署的方式。這樣的部署方式,可以讓網路獲得全面的數據,提高信息的可靠性和准確性。
(五)自組織。感測器網路部署的區域往往沒有基礎設施,需要依靠感測器節點協同工作,以自組織的方式進行網路的配置和管理。
(六)拓撲結構動態變化。感測器網路的拓撲結構通常是動態變化的,例如部分節點故障或電量耗盡退出網路,有新的節點被部署並加入網路,為節約能量節點在工作和休眠狀態間進行切換,周圍環境的改變造成了無線通信鏈路的變化,以及感測器節點的移動等都會導致感測器網路拓撲結構發生變化。
(七)感知數據量巨大。感測器網路節點部署范圍大、數量多,且網路中的每個感測器通常都產生較大的流式數據並具有實時性,因此網路中往往存在數量巨大的實時數據流。受感測器節點計算、存儲和帶寬等資源的限制,需要有效的分布式數據流管理、查詢、分析和挖掘方法來對這些數據流進行處理。
(八)以數據為中心。對於感測器網路的用戶而言,他們感興趣的是獲取關於特定監測目標的真實可靠的數據。在使用感測器網路時,用戶直接使用其關注的事件作為任務提交給網路,而不是去訪問具有某個或某些地址標識的節點。感測器網路中的查詢、感知、傳輸都是以數據為中心展開的。
(九)感測器節點容易失效。由於感測器網路應用環境的特殊性以及能量等資源受限的原因,感測器節點失效(如電池能量耗盡等)的概率遠大於傳統無線網路節點。因此,需要研究如何提高數據的生存能力、增強網路的健壯性和容錯性以保證部分感測器節點的損壞不會影響到全局任務的完成。此外,對於部署在事故和自然災害易發區域的無線感測器網路,還需要進一步研究當事故和災害導致大部分感測器節點失效時如何最大限度地將網路中的數據保存下來,以提供給災害救援和事故原因分析等使用。
二、關鍵技術
無線感測器網路作為當今信息領域的研究熱點,設計多學科交叉的研究領域,有非常多的關鍵技術有待研究和發現,下面列舉若干。
(一)網路拓撲控制。通過拓撲控制自動生成良好的拓撲結構,能夠提高路由協議和MAC協議的效率,可為數據融合、時間同步和目標定位等多方面奠定基礎,有利於節省能量,延長網路生存周期。所以拓撲控制是無線感測器網路研究的核心技術之一。目前,拓撲控制主要研究的問題是在滿足網路連通度的前提下,通過功率控制或骨幹網節點的選擇,剔除節點之間不必要的通信鏈路,生成一個高效的數據轉發網路拓撲結構。
(二)介質訪問控制(MAC)協議。在無線感測器網路中,MAC協議決定無線信道的使用方式,在感測器節點之間分配有限的無線通信資源,用來構建感測器網路系統的底層基礎結構。MAC協議處於感測器網路協議的底層部分,對感測器網路的性能有較大影響,是保證無線感測器網路高效通信的關鍵網路協議之一。感測器網路的強大功能是由眾多節點協作實現的。多點通信在局部范圍需要MAC協議協調其間的無線信道分配,在整個網路范圍內需要路由協議選擇通信路徑。
在設計MAC協議時,需要著重考慮以下幾個方面:
(1)節省能量。感測器網路的節點一般是以干電池、紐扣電池等提供能量,能量有限。
(2)可擴展性。無線感測器網路的拓撲結構具有動態性。所以MAC協議也應具有可擴展性,以適應這種動態變化的拓撲結構。
(3)網路效率。網路效率包括網路的公平性、實時性、網路吞吐量以及帶寬利用率等。
(三)路由協議。感測器網路路由協議的主要任務是在感測器節點和Sink節點之間建立路由以可靠地傳遞數據。由於感測器網路與具體應用之間存在較高的相關性,要設計一種通用的、能滿足各種應用需求的路由協議是困難的,因而人們研究並提出了許多路由方案。
(四)定位技術。位置信息是感測器節點採集數據中不可或缺的一部分,沒有位置信息的監測消息可能毫無意義。節點定位是確定感測器的每個節點的相對位置或絕對位置。節點定位分為集中定位方式和分布定位方式。定位機制也必須要滿足自組織性,魯棒性,能量高效和分布式計算等要求。
(五)數據融合。感測器網路為了有效的節省能量,可以在感測器節點收集數據的過程中,利用本地計算和存儲能力將數據進行融合,取出冗餘信息,從而達到節省能量的目的。
(六)安全技術。安全問題是無線感測器網路的重要問題。由於採用的是無線傳輸信道,網路存在偷聽、惡意路由、消息篡改等安全問題。同時,網路的有限能量和有限處理、存儲能力兩個特點使安全問題的解決更加復雜化了。
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