目前,國外對傳感器網(wǎng)絡的研究大都還處于研究和開發(fā)階段,相關的研究開發(fā)課題都還在進行中,。其中,有對傳感器網(wǎng)的傳送層,、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)層以及物理層進行整體研究的SensoNet,、SINA,、SCADDS和PACMAN項目,有對傳感器網(wǎng)絡互連、路由協(xié)議和功率控制等方面進行研究的WINS ,、Mamps ,、LEATH 和Dynamic Sensor Network 項目,以及針對傳感器網(wǎng)絡安全、數(shù)據(jù)分發(fā)的一些項目如SPINS,、DataSpace等,。這些項目幾乎全都集中在美國各高校的研究機構內(nèi)。
2002年,英特爾研究中心伯克利實驗室和大西洋學院的研究人員在緬因州Great Duck Island 把稱做“塵埃”的很小的監(jiān)控裝置裝到了有海燕巢的洞穴中,用于監(jiān)控光,、濕度,、壓力和熱量等參數(shù)。這些“塵埃”還預示著一個到處是以電池為電源的無線傳感器網(wǎng)絡的未來,這些傳感器可監(jiān)控環(huán)境,、機器甚至人類自己,。
三菱電機日前開發(fā)成功一種用于傳感器網(wǎng)絡的小型低耗電無線模塊,能夠使用特定小功率無線構筑對等（Ad-hoc）網(wǎng)絡,目標是取代目前利用專線構筑的家用安全網(wǎng)絡,計劃2005年～2006年達到實用水平。具體而言,與紅外線傳感器配合,檢測是否有人,。與加速度傳感器配合,檢測窗玻璃和家具的振動,。與磁傳感器配合,檢測門的開關,等等。
安防報警領域中的應用
無線傳感器網(wǎng)絡具有廣泛的應用領域,不同應用領域面臨不同的技術問題,。針對社會公共安全防范應用領域來講,具有快速部署,、自組織和容錯能力的傳感器網(wǎng)絡是一種非常有前途的感知技術系統(tǒng),可應用于監(jiān)控、控制,、通信,、計算等領域。相對于傳統(tǒng)的安全防范技術具有很明顯的優(yōu)勢,。
1.網(wǎng)絡結構及工作原理
應用無線傳感器網(wǎng)絡技術的報警網(wǎng)絡可由門磁開關,、紅外線傳感器、火災煙感傳感器,、煤氣泄露傳感器,、紅外線發(fā)生器、雙鑒探測器,、玻璃破碎報警器等傳感器網(wǎng)絡節(jié)點形成一個無線傳感器網(wǎng)絡,。無線報警網(wǎng)絡系統(tǒng)將會應用在不同的場合,如辦公大樓,、家庭、別墅以及小區(qū)等,因此要求網(wǎng)絡中節(jié)點的位置能隨機分布,、隨意擴充和組合,能滿足報警范圍的不確定性,并能夠?qū)Ψ课荨?/p>
墻壁對無線電波的衰減,、反射、噪聲產(chǎn)生抗干擾的能力,所以無線報警網(wǎng)絡采用了無規(guī)則網(wǎng)絡拓撲結構
這種無規(guī)則的拓撲結構能夠很好地擴展組合,容易增加網(wǎng)絡節(jié)點,滿足無線網(wǎng)絡節(jié)點位置分布的不確定性;可在房間,、隔離處放置一個傳感器節(jié)點,避免無線干擾和報警區(qū)域不確定性的問題,其中在網(wǎng)絡中僅分布少量價格昂貴節(jié)點就可對多個傳感器節(jié)點所傳送的數(shù)據(jù)進行綜合處理,分析是否發(fā)送報警信號,在一定程度上降低報警系統(tǒng)的誤報,提高無線報警系統(tǒng)的可靠性,。在網(wǎng)絡中傳感器節(jié)點的主要作用是采集數(shù)據(jù),并把數(shù)據(jù)以無線傳輸?shù)姆绞絺鬏斀o距離它最近的報警節(jié)點,報警節(jié)點對這些數(shù)據(jù)進行綜合分析,以此決定是否給予報警。
2.節(jié)點的結構及功能
在不同的應用領域節(jié)點的結構各有區(qū)別,但一般一個傳感器節(jié)點由ROM,、RAM ,、系統(tǒng)控制、用戶接口,、能量,、協(xié)議處理、RF收發(fā)等部分構成,如下圖所示：
RF主要完成無線收發(fā)的功能,ROM,、RAM主要用于存儲傳輸?shù)臄?shù)據(jù),協(xié)議處理主要完成無線通信協(xié)議的處理,能量主要完成能源的調(diào)整,收集等功能,。處理器通常選用嵌入式CPU,如Motorola的68HC16,ARM公司的ARM7和Intel的
PXA255 、StrongARM 等,。數(shù)據(jù)傳輸單元主要由低功耗、短距離的無線通信模塊組成,如RFM公司的TR1000 等,。因為需要進行較復雜的任務調(diào)度與管理,系統(tǒng)需要一個微型化的操作系統(tǒng),UC Berkeley 為此專門開發(fā)了TinyOS,。當然,uCOS-II 和嵌入式Linux等也是不錯的選擇。
無線傳感器網(wǎng)絡是一種新的信息獲取和處理技術,。在特殊領域,它有著傳統(tǒng)技術不可比擬的優(yōu)勢,同時也必將開辟出不少新穎而有價值的商業(yè)應用,。隨著科學技術的發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡必將進入實際應用,當然安防報警僅僅是無線傳感器網(wǎng)絡應用的冰山一角。本文期望能借此推動國內(nèi)對這一新興網(wǎng)絡技術的關注與研究,。