A. 感測器網路的特點有哪些
感測器網路的特點有緊密性,敏感性,互通性 。
感測器網路,是由許多在空間上分布的自動裝置組成的一種計算機網路,這些裝置使用感測器協作地監控不同位置的物理或環境狀況(比如溫度、聲音、振動、壓力、運動或污染物)。
無線感測器網路的發展最初起源於戰場監測等軍事應用。而現今無線感測器網路被應用於很多民用領域,如環境與生態監測、健康監護、家庭自動化、以及交通控制等。
所謂感測器網路是由大量部署在作用區域內的、具有無線通信與計算能力的微小感測器節點通過自組織方式構成的能根據環境自主完成指定任務的分布式智能化網路系統。
感測器網路特點
感測網路的節點間距離很短,一般採用多跳的無線通信方式進行通信。感測器網路可以在獨立的環境下運行,也可以通過網關連接到Internet,使用戶可以遠程訪問。
感測器網路綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、現代網路及無線通信技術、分布式信息處理技術等,能夠通過各類集成化的微型感測器協作地實時監測、感知和採集各種環境或監測對象的信息。
通過嵌入式系統對信息進行處理,並通過隨機自組織無線通信網路以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端。從而真正實現「無處不在的計算」理念。
以上內容參考:網路-感測器網路
B. 無線感測器網路的優缺點
一、優點
(1) 數據機密性
數據機密性是重要的網路安全需求,要求所有敏感信息在存儲和傳輸過程中都要保證其機密性,不得向任何非授權用戶泄露信息的內容。
(2)數據完整性
有了機密性保證,攻擊者可能無法獲取信息的真實內容,但接收者並不能保證其收到的數據是正確的,因為惡意的中間節點可以截獲、篡改和干擾信息的傳輸過程。通過數據完整性鑒別,可以確保數據傳輸過程中沒有任何改變。
(3) 數據新鮮性
數據新鮮性問題是強調每次接收的數據都是發送方最新發送的數據,以此杜絕接收重復的信息。保證數據新鮮性的主要目的是防止重放(Replay)攻擊。
二、缺點
根據網路層次的不同,無線感測器網路容易受到的威脅:
(1)物理層:主要的攻擊方法為擁塞攻擊和物理破壞。
(2)鏈路層:主要的攻擊方法為碰撞攻擊、耗盡攻擊和非公平競爭。
(3)網路層:主要的攻擊方法為丟棄和貪婪破壞、方向誤導攻擊、黑洞攻擊和匯聚節點攻擊。
(4)傳輸層:主要的攻擊方法為泛洪攻擊和同步破壞攻擊。
(2)無線感測網路在車位中的應用論文擴展閱讀:
一、相關特點
(1)組建方式自由。
無線網路感測器的組建不受任何外界條件的限制,組建者無論在何時何地,都可以快速地組建起一個功能完善的無線網路感測器網路,組建成功之後的維護管理工作也完全在網路內部進行。
(2)網路拓撲結構的不確定性。
從網路層次的方向來看,無線感測器的網路拓撲結構是變化不定的,例如構成網路拓撲結構的感測器節點可以隨時增加或者減少,網路拓撲結構圖可以隨時被分開或者合並。
(3)控制方式不集中。
雖然無線感測器網路把基站和感測器的節點集中控制了起來,但是各個感測器節點之間的控制方式還是分散式的,路由和主機的功能由網路的終端實現各個主機獨立運行,互不幹涉,因此無線感測器網路的強度很高,很難被破壞。
(4)安全性不高。
無線感測器網路採用無線方式傳遞信息,因此感測器節點在傳遞信息的過程中很容易被外界入侵,從而導致信息的泄露和無線感測器網路的損壞,大部分無線感測器網路的節點都是暴露在外的,這大大降低了無線感測器網路的安全性。
二、組成結構
無線感測器網路主要由三大部分組成,包括節點、感測網路和用戶這3部分。其中,節點一般是通過一定方式將節點覆蓋在一定的范圍,整個范圍按照一定要求能夠滿足監測的范圍。
感測網路是最主要的部分,它是將所有的節點信息通過固定的渠道進行收集,然後對這些節點信息進行一定的分析計算,將分析後的結果匯總到一個基站,最後通過衛星通信傳輸到指定的用戶端,從而實現無線感測的要求。
C. 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。
D. 淺談汽車車載網路的技術應用論文
隨著電控系統的日益復雜,車載網路是現代汽車電子技術發展的必然趨勢。下面是我帶來的關於汽車車載網路的應用論文的內容,歡迎閱讀參考!
汽車車載網路的應用論文篇1:《淺談汽車車載網路的應用》
一、引言
隨著汽車工業日新月異的發展,現代汽車上使用了大量的電子控制裝置,許多中高檔轎車上採用了十幾個甚至二十幾個電控單元,而每一個電控單元都需要與相關的多個感測器和執行器發生通訊,並且各控制單元間也需要進行信息交換,如果每項信息都通過各自獨立的數據線進行傳輸,這樣會導致電控單元針腳數增加,整個電控系統的線束和插接件也會增加,故障率也會增加等諸多問題。
為了簡化線路,提高各電控單元之間的通信速度,降低故障頻率,一種新型的數據網路CAN數據匯流排應運而生。CAN匯流排具有實時性強、傳輸距離較遠、抗電磁干擾能力強;在自動化電子領域的汽車發動機控制部件、感測器、抗滑系統等應用中,CAN的位速率可高達1Mbps。同時,它可以廉價地用於交通運載工具電氣系統中。
二、CAN匯流排簡介
CAN,全稱為“Controller Area Network”,即控制器區域網,是由ISO定義的串列通訊匯流排,主要用來實現車載各電控單元之間的信息交換,形成車載網路系統, CAN數據匯流排又稱為CAN—BUS匯流排。它具有信息共享,減少了導線數量,大大減輕配線束的重量,控制單元和控制單元插腳最小化,提高可靠性和可維修性等優點。
CAN被設計作為汽車環境中的微控制器通信,在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息,形成汽車電子控制網路。其工作採用單片機作為直接控制單元,用於對感測器和執行部件的直接控制。每個單片機都是控制網路上的一個節點,一輛汽車不管有多少塊電控單元,不管信息容量有多大,每塊電控單元都只需引出兩條導線共同接在節點上,這兩條導線就稱作數據匯流排(Bus)。CAN數據匯流排中數據傳遞就像一個電話會議,一個電話用戶就相當於控制單元,它將數據“講入”網路中,其他用戶通過網路“接聽”數據,對這組數據感興趣的用戶就會利用數據,不感興趣的用戶可以忽略該數據。
一個由CAN匯流排構成的單一網路中,理論上可以掛接無數個節點,但實際應用中,所掛接的節點數目會受到網路硬體的電氣特性或延遲時間的限制。使用計算機網路進行通信的前提是,各電控單元必須使用和解讀相同的“電子語言”,這種語言稱“協議”。汽車電腦網路常見的傳輸協議有多種,為了並實現與眾多的控制與測試儀器之間的數據交換,就必須制定標準的通信協議。隨著CAN在各種領域的應用和推廣,1991年9月Philips Semiconctors制定並發布了CAN技術規范(Version 2.0)。該技術包括A和B兩部分。2.0A給出了CAN報文標准格式,而2.0B給出了標準的和擴展的兩種格式。1993年11月ISO頒布了道路交通運輸工具—數據信息交換—高速通信區域網國際標准ISO 11898,為控制區域網的標准化和規范化鋪平了道路。美國的汽車工程學會SAE 2000年提出的J 1939,成為貨車和客車中控制器區域網的通用標准。
三、CAN-BUS數據匯流排的組成與結構
CAN-BUS系統主要包括以下部件:CAN控制器、CAN收發器、CAN-BUS數據傳輸線和CAN-BUS終端電阻。:
1.CAN控制器,CAN收發器
CAN-BUS上的每個控制單元中均設有一個CAN控制器和一個CAN收發器。CAN控制器主要用來接收微處理器傳來的信息,對這些信息進行處理並傳給CAN收發器,同時CAN控制器也接收來自CAN收發器傳來的數據,對這些數據進行處理,並傳給控制單元的微處理器。
CAN收發器用來接收CAN控制器送來的數據,並將其發送到CAN數據傳輸匯流排上,同時CAN收發器也接收CAN數據匯流排上的數據,並將其傳給CAN控制器。
2.數據匯流排終端電阻
CAN-BUS數據匯流排兩端通過終端電阻連接,終端電阻可以防止數據在到達線路終端後象回聲一樣返回,並因此而干擾原始數據,從而保證了數據的正確傳送,終端電阻裝在控制單元內。
3.數據傳輸匯流排
數據傳輸匯流排大部分車型用的是兩條雙向數據線,分為高位﹝CAN-H﹞和低位﹝CAN-L﹞數據線。為了防止外界電磁波干擾和向外輻射,兩條數據線纏繞在一起,要求至少每2.5cm就要扭絞一次,兩條線上的電位是相反的,電壓的和總等於常值。
四、車載網路的應用分類
車載網路按照應用加以劃分,大致可以分為4個系統:車身系統、動力傳動系統、安全系統、信息系統。
1.動力傳動系統
在動力傳動系統內,動力傳動系統模塊的位置比較集中,可固定在一處,利用網路將發動機艙內設置的模塊連接起來。在將汽車的主要因素—跑、停止與拐彎這些功能用網路連接起來時,就需要高速網路。
動力CAN數據匯流排一般連接3塊電腦,它們是發動機、ABS/EDL及自動變速器電腦(動力CAN數據匯流排實際可以連接安全氣囊、四輪驅動與組合儀表等電腦)。匯流排可以同時傳遞10組數據,發動機電腦5組、ABS/EDL電腦3組和自動變速器電腦2組。數據匯流排以500Kbit/s速率傳遞數據,每一數據組傳遞大約需要0.25ms,每一電控單元7~20ms發送一次數據。優先權順序為ABS/EDL電控單元→發動機電控單元→自動變速器電控單元。
在動力傳動系統中,數據傳遞應盡可能快速,以便及時利用數據,所以需要一個高性能的發送器,高速發送器會加快點火系統間的數據傳遞,這樣使接收到的數據立即應用到下一個點火脈沖中去。CAN數據匯流排連接點通常置於控制單元外部的線束中,在特殊情況下,連接點也可能設在發動機電控單元內部。
2.車身系統
與動力傳動系統相比,汽車上的各處都配置有車身系統的部件。因此,線束變長,容易受到干擾的影響。為了防干擾應盡量降低通信速度。在車身系統中,因為人機介面的模塊、節點的數量增加,通信速度控制將不是問題,但成本相對增加,對此,人們正在摸索更廉價的解決方案,目前常常採用直連匯流排及輔助匯流排。
舒適CAN數據匯流排連接一般連接七個控制單元,包括中央控制單元、車前車後各一個受控單元及四個車門的控制單元。舒適CAN數據傳遞有七大功能:中控門鎖、電動窗、照明開關、空調、組合儀表、後視境加熱及自診斷功能。控制單元的各條傳輸線以星狀形式匯聚一點。這樣做的好處是:如果一個控制單元發生故障,其他控制單元仍可發送各自的數據。該系統使經過車門的導線數量減少,線路變得簡單。如果線路中某處出現對地短路,對正極短路或線路間短路,CAN系統會立即轉為應急模式運行或轉為單線模式運行。
數據匯流排以62.5Kbit/s速率傳遞數據,每一組數據傳遞大約需要1ms,每個電控單元20ms發送一次數據。優先權順序為:中央控制單元→駕駛員側車門控制單元→前排乘客側車門控制單元→左後車門控制單元→右後車門控制單元。由於舒適系統中的數據可以用較低的速率傳遞,所以發送器性能比動力傳動系統發送器的性能低。
整個汽車車身系統電路主要有三大塊:主控單元電路、受控單元電路、門控單元電路。
主控單元按收開關信號之後,先進行分析處理,然後通過CAN匯流排把控制指令發送給各受控端,各受控端響應後作出相應的動作。車前、車後控制端只接收主控端的指令,按主控端的要求執行,並把執行的結果反饋給主控端。門控單元不但通過CAN總接收主控端的指令,還接收車門上的開關信號輸入。根據指令和開關信號,門控單元會做出相應動作,然後把執行結果發往主控單元。
(1)安全系統
這是指根據多個感測器的信息使安全氣囊啟動的系統,由於安全系統涉及到人的生命安全,加之在汽車中氣囊數目很多,碰撞感測器多等原因,要求安全系統必須具備通信速度快、通信可靠性高等特點。
(2)信息系統
信息系統在車上的應用很廣泛,例如車載電話、音響等系統的應用。對信息系統通信匯流排的要求是:容量大、通信速度非常高。通信媒體一般採用光纖或銅線,因為此兩種介質傳輸的速度非常快,能滿足信息系統的高速化需求。
五、CAN匯流排技術在汽車中應用的關鍵技術
利用CAN匯流排構建一個車內網路,需要解決的關鍵技術問題有:
(1)匯流排傳輸信息的速率、容量、優先等級、節點容量等技術問題
(2)高電磁干擾環境下的可靠數據傳輸
(3)確定最大傳輸時的延時大小
(4)網路的容錯技術
(5)網路的監控和故障診斷功能
(6)實時控制網路的時間特性
(7)安裝與維護中的布線
(8)網路節點的增加與軟硬體更新(可擴展性)
六、結束語
CAN匯流排作為一種可靠的汽車計算機網路匯流排,現已開始在先進的汽車上得到應用,從而使得各汽車計算機控制單元能夠通過CAN匯流排共享所有的信息和資源,以達到簡化布線、減少感測器數量、避免控制功能重復、提高系統可靠性和可維護性、降低成本、更好地匹配和協調各個控制系統之目的,隨著汽車電子技術的發展,具有高度靈活性、簡單的擴展性、優良的抗干擾性和糾錯能力的CAN匯流排通信協議必將在汽車電控系統中得到更廣泛的應用。
參考文獻:
[1] 王箴.CAN匯流排在汽車中應用[N].中國汽車報.2004.
[2] 鄔寬明.CAN匯流排原理和應用系統設計.航空航天大學出版社.1996.
[3] 周震.基於CAN匯流排的車身控制模塊.南京航空航天大學.2005.
[4] 李剛炎,於翔鵬.CAN匯流排技術及其在汽車中的應用.中國科技論文在線.
[5] 楊維俊.汽車車載網路系統.北京:機械工業出版社.2006.
[6] 李東江,張大成.汽車車載網路系統原理與檢修.北京:機械工業出版社.2005.
汽車車載 網路技術 論文篇2:《試談現代汽車車載網路技術》
為了解決汽車自動化程度提高和控制系統穩定性的矛盾,20世紀80年代,業界引入了車載網路,使用車載網路降低線束的使用量,能提高控制系統的穩定性,對於控制整車的成本也具有積極的作用[2]。筆者結合自身的工作實踐,對現代汽車車載網路技術進行了分析和探討,以期推動車載網路技術的發展。
1常見的車載網路技術
車載網路技術的發展和應用大幅的簡化了汽車線路,降低了線束的用量,同時車載網路技術也提高了信息傳輸的速度,增強了汽車控制系統的穩定性和可靠性[3]。不同的汽車製造商發展了很多的車載網路技術,不同類型的車載網路需要通過網關進行信號的解析交換,使不同的網路類型能夠相互協調,保證車輛各系統正常運轉[4]。
控制器區域網(CAN)是國際上應用最廣泛的網路匯流排之一,其數據信息傳輸速度最大可達1Mbit/s,採用雙絞線作為傳輸介質,屬於中速網路,在現實應用中能向控制器區域網中接入很多的電子器件,大幅降低線束用量,目前控制器區域網主要應用於汽車電子信息中心、故障診斷等,具有較高的抗電磁干擾特性,在汽車整車中多應用於發動機電控單元、ABS電控單元、組合儀表電控單元等[5]。局部連接網路(LIN)信息傳輸速度較低為20Kbit/s,它屬於低速網路,在現實應用中常作為一種輔助匯流排,輔助CAN匯流排工作,其訪問方式為單主多從,目前主要應用於轉向盤、車門、座椅、空調系統、防盜系統等。
局部聯結網路的先進之處在於數字信號代替了之前的模擬信號,滿足了汽車對低速網路的需求。多媒體定向系統傳輸具有較高的數據傳輸速度,在低成本的條件下棋數據傳輸速度可達24.8Mbit/s,採用塑料光纜作為傳輸介質,屬於高速網路,主要應用於對數據傳輸速度較高的汽車多媒體系統,例如連接車載導航器、無線設備、車載電話等。
由於使用的是塑料光纖,其信號比較可靠,維護也比較簡單。線控技術最初源於航空航天領域,線控技術使用電子器件將控制單元和執行器連接起來,大大減少了機械連接裝置和液壓連接裝置的使用。線控技術屬於高速網路,在汽車的安全性系統中有重要應用,線控系統能通過感測器感知車輪的轉向角度,通過ECU判斷並進行數據處理,提高了車輪轉向的安全性。線控制動系統通過導線也能對汽車制動情況進行感知,使汽車制動系統的反應的速度和感知靈敏度得到大幅度提高。D2B匯流排技術是針對汽車多媒體和通信需求開發的一種車載網路技術,採用光纖為傳輸介質,傳輸速度快,屬於高速網路,可連接多媒體設備、語音電控單元等。D2B匯流排技術使用光纖進行數據傳輸,應用范圍廣,傳輸信號穩定性強,不受電磁、廣播、輻射等干擾。
2車載網路的應用
車身系統的部件分布在汽車裝置的各處,如果使用線束則線束較長,容易受到廣播、電磁等其他信號的干擾,為了避免其他信號的干擾,在工程實踐應用中通常採用降低通信速度來解決,由於車身系統組成復雜,使用了大量的人機介面的模塊,相應的節點數量也比較大,通信速度控制難度不大,但是會提高汽車整車的組裝成本,目前車載網路技術在車身系統的應用主要是利用直連匯流排和輔助匯流排來完成信號的傳遞。控制器區域網(CAN)的數據匯流排上一般連接有中央控制單元、四個車門的控制單元和車前車後各有一個控制單元等七個控制單元,實現對中控門鎖、電動車窗、照明、空調系統等部件的控制。
其網路形式為星狀形式,單一控制單元的故障不影響整個網路的使用,其他控制單元仍能夠收發數據,提高了控制系統的穩定性。動力傳動系統作為汽車控制系統的核心,需要對汽車的啟動、運行、停止、拐彎等進行監測和控制,這對數據傳輸速度有較高的要求,需要使用高速網路。現代汽車的動力CAN數據匯流排一般連接發動機、ABS/EDL和自動變速器三塊電腦,CAN數據匯流排能同時傳輸10組數據,在動力傳動系統中要求數據傳遞盡可能的快,所以常使用高性能的發送器,以便於點火系統間數據高速度傳輸。
安全系統是指汽車的安全氣囊啟動系統,目前已成為小型汽車的標准配置,安全系統要實現對駕乘人員的有效保護,必須要多外界的碰撞等突發情況做出快速的反應,由於汽車的安全氣囊設置較多,感知外界碰撞強度的碰撞感測器也較多,所以對通信速度和傳輸可靠性要求較高。信息系統是近年來在汽車上應用較多的新技術,主要是為了滿足駕乘人員的車載電話、音響、倒車雷達、多媒體等功能的使用,由於需要的通信容量大、速度快,所以一般使用光纖,其傳輸速度能有效滿足汽車信息系統的要求。
3車載網路技術的發展趨勢
3.1汽車線控技術的發展
汽車線控技術的應用有效解決了傳統的機械連接和液壓連接反饋時間長,裝置結構復雜等缺點,使用線控技術可以有效的減少液壓和機械控制裝置,提高控制系統的穩定性和靈敏度,有利於為汽車的重新設計和布局優化提供空間。目前線控技術在汽車控制和汽車制動系統中已經得到了廣泛使用,未來在汽車的遠程式控制制、防抱死等領域將發揮積極的作用。
3.2汽車光纖技術的發展
汽車光纖技術具有通信容量大、傳輸速度快、抗干擾能力強等特點,能有效滿足動力傳輸系統對數據傳輸高速度的要求,能滿足信息系統傳輸容量大的需要,必將在未來的汽車控制系統中得到應用。同時,光纖傳輸技術允許有較高的數據傳輸速率和較高的信噪比,在汽車發動機實時控制、車輛狀態監測和通斷負載的開關控制等方面有重要的應用。
4結語
綜上所述,汽車車載網路技術的發展和應用符合汽車自動化、智能化和節能化的發展方向,提高了汽車控制系統的靈敏度和穩定性,為汽車的布局優化和重新設計提高了空間,並且大大降低了整車製造成本,提升了現代汽車的技術水平。
猜你喜歡:
1. 汽車新技術論文下載
2. 汽車車載網路技術論文
3. 網路技術應用論文
4. 網路技術應用論文
5. 汽車電子技術論文範文
E. 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。
;F. 物聯網無線感測器網路的應用領域有哪些
主要特點
大規模
為了獲取精確信息,在監測區域通常部署大量感測器節點,可能達到成千上萬,甚至更多。感測器網路的大規模性包括兩方面的含義:一方面是感測器節點分布在很大的地理區域內,如在原始大森林採用感測器網路進行森林防火和環境監測,需要部署大量的感測器節點;另一方面,感測器節點部署很密集,在面積較小的空間內,密集部署了大量的感測器節點。
感測器網路的大規模性具有如下優點:通過不同空間視角獲得的信息具有更大的信噪比;通過分布式處理大量的採集信息能夠提高監測的精確度,降低對單個節點感測器的精度要求;大量冗餘節點的存在,使得系統具有很強的容錯性能;大量節點能夠增大覆蓋的監測區域,減少洞穴或者盲區。
自組織
在感測器網路應用中,通常情況下感測器節點被放置在沒有基礎結構的地方,感測器節點的位置不能預先精確設定,節點之間的相互鄰居關系預先也不知道,如通過飛機播撒大量感測器節點到面積廣闊的原始森林中,或隨意放置到人不可到達或危險的區域。這樣就要求感測器節點具有自組織的能力,能夠自動進行配置和管理,通過拓撲控制機制和網路協議自動形成轉發監測數據的多跳無線網路系統。
在感測器網路使用過程中,部分感測器節點由於能量耗盡或環境因素造成失效,也有一些節點為了彌補失效節點、增加監測精度而補充到網路中,這樣在感測器網路中的節點個數就動態地增加或減少,從而使網路的拓撲結構隨之動態地變化。感測器網路的自組織性要能夠適應這種網路拓撲結構的動態變化。
動態性
感測器網路的拓撲結構可能因為下列因素而改變:①環境因素或電能耗盡造成的感測器節點故障或失效;②環境條件變化可能造成無線通信鏈路帶寬變化,甚至時斷時通;③感測器網路的感測器、感知對象和觀察者這三要素都可能具有移動性;④新節點的加入。這就要求感測器網路系統要能夠適應這種變化,具有動態的系統可重構性。
可靠性
WSN特別適合部署在惡劣環境或人類不宜到達的區域,節點可能工作在露天環境中,遭受日曬、風吹、雨淋,甚至遭到人或動物的破壞。感測器節點往往採用隨機部署,如通過飛機撒播或發射炮彈到指定區域進行部署。這些都要求感測器節點非常堅固,不易損壞,適應各種惡劣環境條件。
G. 無線感測器網路與互聯網的區別主要體現在哪些方面
無線感測器網路與互聯網的區別主要體現在包含層次和識別方式上的不同。
無線感測器網路(Wireless Sensor Networks, WSN)是一種分布式感測網路,它的末梢是可以感知和檢查外部世界的感測器。WSN中的感測器通過無線方式通信,因此網路設置靈活,設備位置可以隨時更改,還可以跟互聯網進行有線或無線方式的連接。
互聯網是利用局部網路或互聯網等通信技術把感測器、控制器、機器、人員和物等通過新的方式聯在一起,形成人與物、物與物相聯,實現信息化、遠程管理控制和智能化的網路。
無線感測器網路(Wireless Sensor Networks, WSN)是一種分布式感測網路,由大量的靜止或移動的感測器以自組織和多跳的方式構成的無線網路。
以協作地感知、採集、處理和傳輸網路覆蓋地理區域內被感知對象的信息,並最終把這些信息發送給網路的所有者。感測器、感知對象和觀察者構成了無線感測器網路的三個要素。
無線感測器網路所具有的眾多類型的感測器,可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、雜訊、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等周邊環境中多種多樣的現象。
H. 無線感測器網路故障的診斷技術
無線感測器網路故障的診斷技術
隨著社會的發展與不斷進步,無線感測器網路得到廣泛應用,但是由於無線感測器節點的能量具有制約性,導致無線感測器網路的運用環境比較脆弱,下面我為大家搜索整理了關於無線感測器網路故障的診斷技術,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!
無線感測器網路是由大量感測器節點組成的,因為感測器節點廉價和微型的特點,促使無線感測器網路對節點的利用率非常高,尤其是在無線感測網路的監測區域,在自組織方式的參與下,以互相協作的形式完成無線感測器的監測任務,所以其應用的前景也是非常廣闊的,但是感測器節點的工作能力是有限的,難免會發生系統故障。
1 無線感測器網路故障評價指標
無線感測器網路故障診斷的性能評價指標是以無線感測器的網路特點和網路應用為基礎制定的,其標准主要體現在診斷精度、特殊環境診斷精度、能效性以及診斷時間四個方面。
診斷精度。無線感測器故障診斷精度是診斷機制對故障最直接的評價方式,特別是在網路安全性較高的環境中,如果不能保障故障診斷的精確度則會導致感測器網路系統出現安全漏洞,同時意味著此故障診斷精度的失效,診斷精度主要是以一次過程為故障診斷的依據,分析被診斷的節點狀態與實際節點狀態的相符程度,診斷精度中故障誤報率和故障識別率為評價故障的兩個指標。
特殊環境診斷精度。無線感測器網路在特殊環境中的應用是有特定的診斷精度的,例如自然災害、人為破壞等特殊環境因素,由於故障的節點在網路中的分布不均勻,可能會出現故障區域節點的過分疏散或者是節點的過分密集等現象,普通的診斷精度是不適應的,所以只能採取特殊環境的診斷精度對故障進行評價。
能效性。受無線感測器網路能量供應方面的影響,能效性成為故障診斷評價機制中需要最先考慮的問題,能效性比較強的故障診斷機制可以促進網路使用壽命的延長,以便保障感測器網路監測、計算方面能量的持續供應,與能效性有直接關系的因素有數據通信、處理和採集三方面。
診斷時間。無線感測器網路投入使用後,如需進行故障診斷需要對感測器中節點與節點之間的關系進行協作性判斷,主要是因為節點呈現激活狀態的數量比較多,如果節點出現聯系性的故障一定會對無線感測器網路造成巨大的能耗壓力,所以節點故障診斷的時間不宜過長。
2 無線感測器網路故障診斷分類
無線感測器網路故障主要來源於感測器的節點,主要表現在四個模塊上,分別為能量電池供應模塊、無線網路通信模塊、感測處理模塊和感測器模塊,基於無線感測器網路的運行和使用,其組成元件、部件會出現各種各樣的問題,如干擾通信、線路老化、電能耗損以及接線松動等等,引發無線感測器網路發生故障。
2.1 節點級別的故障
節點級別的故障主要是發生在感測器網路的節點處,大部分故障主要是感測器的節點本身出現了問題,其又可分為節點軟故障和節點硬故障,軟故障是指節點在不影響無線感測器網路運行的前提下發生故障,只有對數據進行傳送和測量時,可瞬間影響通信的故障;硬故障是指對節點本身以及對感測器網路造成的直接損害,例如節點本身損壞、電源布置不合理或電源能量不足都會造成無線感測器網路故障。
2.2 網路級別的故障
網路級別的故障是指無線感測器的節點本身是正常的,但是在節點與節點之間的傳輸、協作方面上出現制約性問題,導致網路連接異常、通信受阻、信息丟失、IP偏差、非法入侵等等,此故障的出現是直接作用於網路的,其故障的表現極其明顯,而且故障出現的速度非常快,影響范圍比較廣,屬於無線網路感測器網路中相對較為敏感的故障。
2.3 功能級別的故障
無線感測器網路功能級別的故障對於整體網路都是存在影響的,如出現功能級別的故障會造成網路中匯集點不能正常接收和收集網路中運行的全部信息,引起功能級別故障的原因主要有感測器節點的重啟、死亡和失效,鏈接線路故障以及路由裝置故障等。
2.4 數據級別的故障
數據級別的故障是指感測器節點表現正常,但是傳達了錯誤的數據信息,致使網路形成錯誤的數據感知,數據級別故障的隱蔽性比較強,只有經過精細的檢測才可發現感測器節點傳遞了錯誤的感知數據,因為即使節點感知數據傳遞錯誤,但是其本身的表現形式是沒有任何問題的,因此無形中降低了無限感測器網路的運行性能,而且會錯誤的引導網路管理員檢查維修。
3 無線感測器網路故障診斷技術
無線感測器網路故障診斷主要是針對其投入使用的期間,通過對網路傳遞的信息進行分析,判斷無線感測器網路是否發生故障,根據故障發生的狀態檢測導致故障發生的基本根源,無線感測器網路故障的診斷是一項復雜而又系統的工程項目,基於其所處的環境以及自身運行的特點決定了故障診斷的難度,為降低診斷的難度,一般情況在進行故障診斷時需要以感測器各個節點日常的測量數據為主,以節點數據傳輸的附加信息為輔,促進故障診斷的效率。
無線感測器網路故障診斷的指標為感測器高質量的服務和能量的有效保護,而故障診斷策略的衡量指標主要有錯誤警報率和檢測率,其中錯誤報警率反饋的是無效警報在診斷報告總警報中的占據比例,錯誤報警率較低即可說明此次診斷結果具有較高的可信度;檢測率反饋的是被檢測出的故障在網路總故障中占據的比例,與錯誤報告率相反,檢測率越高則說明診斷策略的有效性比較高。目前對無線感測器網路故障診斷技術的`研究主要以感測器的故障、場景類型為中心,對感測器節點的功能、讀數故障進行探討,分析無線感測器網路故障的診斷技術。
3.1 感測器節點讀數故障的診斷技術
節點讀數故障的診斷技術主要是針對無線感測器網路中錯誤的測量數據,錯誤數據產生的情況主要有外界環境干擾導致網路受到安全攻擊、節點部件的損壞等等,針對節點讀數故障提出以下診斷技術。 (1)WMFDS診斷技術。此技術主要是對感測器節點與節點之間的數據進行空間相關性的測量,越臨近的節點其測量結果的相似性越大,所以只能通過正常讀數的空間關系,根據此理論提出WMFDS診斷方法,主要是對兩節點之間的故障率、分布密度進行分析,判斷節點是否出現問題,此方法還可對相鄰的節點進行加權處理,但是此方法只可以用於具有空間相關性的節點讀數上。
(2)FIND診斷技術。此技術利用無線感測器節點在監控區域具有可持續性監測的特點,感知網路的突然事件,此節點的數據讀取可反饋事件發生點到節點相對應的距離,感測器節點的信號強度與距離是呈現相反關系的,即相對距離越大,節點信號強度越弱,節點信號的強弱變化被稱為單調變化特性,所以節點的單調特性是反饋節點出現讀數故障的判斷標准,比如故障節點會表現出與相對距離單調特性相反的現象。
(3)CSN診斷技術。此診斷技術是有一定局限性的,主要是以移動設備為檢測對象,利用加速器得出節點的地震運動,故障節點的讀數會存在閾值,此閾值與實際歷史差距比較大,通過計算機分析節點比例,如出現較高閾值則說明此節點出現了一定的問題。
3.2 感測器節點網路故障的診斷技術
感測器節點網路故障主要表現在鏈路受環境因素的影響導致網路可靠性降低等現象,針對感測器節點網路故障提出的診斷技術主要有以下三種:
(1)網路軟體調試法。在感測器的節點中採取調試代理,利用軟體的調試命令,對節點處的網路狀態進行分析,收集節點網路數據,確定節點網路故障的來源。
(2)特定模型推斷法。特定模型推斷法主要包括兩種,分布式和集中式的方法。分布式的診斷技術是針對網路中的所有節點,利用從局部到整體的決策方法,分布式診斷技術的代表方法有LD2和TinyD2,最終通過節點網路的整合,得出診斷報告;集中式的診斷技術是在網路節點處植入小型探測器,以便對經過節點的應用數據進行分類、分組,但是探測器對得到信息的分析能力是非常有限的,所以需要感知系統的參與,以此為基礎進行節點網路故障的細化診斷。
(3)無聲故障診斷技術。此診斷技術在三種技術中是具有一定特殊性的,其可對無經驗故障進行有效診斷,例如AD診斷技術,即是比較典型的代表,通過對節點各類型診斷信息之間相關性圖表的變化,發現網路中存在的隱藏故障,即無聲故障,此技術可提高故障診斷的准確率,同時降低了故障出現的頻率。
綜上所述,利用無線感測器故障診斷技術診斷無線感測器網路中出現的問題,並對其進行及時有效的處理,一方面可以提高無線感測器網路的運用效率,另一方面提高了無線感測器網路的使用率,所以無線感測器網路的正常運行在一定程度上促進我國經濟效益和社會效益的發展和提高。
綜上所述,無線感測器網路在世界范圍內的關注度是比較高的,其滲透多項科學技術,例如無線通信技術、感測器技術以及信息處理技術等等,無線感測器的研究不論是在經濟效益上還是在社會效益上,都是具有極其重要的意義的,無線感測器有效的網路故障診斷技術一方面可以提高無線感測器的利用效率,另一方面對能源節約具有一定的實際價值。
;I. 無線感測網路的問題
涉及的內容是挺多的,
1.硬體方面的(目前處除了軍用,或其他一些特定應用外,我們國家很多感測器晶元用的還都是國外的,沒有過硬的技術啊)。
2.無線感測器網路協議研究。根據感測器網路自身的特點,結合應用,量身打造更合適的通信協議。
3.軟體方面的。目前有系統級別的Tiny OS,編程語言nesC,針對特定應用編寫輕量級程序。
4.無線感測器數據管理層面。可以研究網路數據流挖掘之類的。
哪個最有前景?1最有發展空間,但難度大。3是基礎,最容易上手,想有突破很難。2和4,自己想吧。
以上都是個人粗淺見解,做個參考。
J. 設計一個停車場車位是否有車的感測器
如果有條件是有必要的,假設在停車位下面裝一個感測器,將這個感測器聯入互聯網,這樣就能知道這個停車位上有沒有車。某屆青少年科技大賽上,一個小朋友都做了一個類似的系統。但做一個這樣的停車場很容易,成本也不高,但是把所有的停車場都如此處理,投資就大了,關鍵是沒有明顯的贏利模式,而且使用的技術也很普通,資本也不感興趣,所有大面積推廣應用不易。一般來說用光或者磁就能做,可以考慮用無線地磁車位感測器。車輛本身會有很多金屬,當車輛靠近感測器時,感測器附近地磁場會發生很大的變化,通過檢測這個變化就可以判定有無車輛。判別信號後通過無線通信,如Lora NB-IOT將無線信號發射出去。當然供電採用高能鋰電池。幾個關鍵點,檢測准確率,無線通信低功耗可靠,檢測演算法,如何判別車輛大概距離,扛外界干擾。