無線傳感器網絡的應用
發布時間:2008/11/28 0:00:00 訪問次數:560
無線傳感器網絡由很多不同的傳感器組成,如地震傳感器、低采樣率磁傳感、熱敏傳感器、圖像傳感器、紅外傳感器、聲波傳感器、雷達傳感器等,這些傳感器可以采集監測區域的各種信息,包括溫度、濕度、雷達傳感器等,這些車輛運動、光照條件、壓力、土壤成分、噪聲電平、監測目標的消失和出現、監測目標的機械強度、監測目標的運動特征等。
傳感器節點可以連續不斷地進行數據采集、事件檢測、事件標識、位置監測和節點控制,傳感器節點的這些特性和無線連接方式使得無線傳感器網絡的應用前景非常廣闊,能夠廣泛應用于軍事、環境監測和預報、健康護理、智能家居、建筑物狀態監控、復雜機械監控、城市交通、空間探索、大型車間和倉庫管理,以及機場、大型工業園區的安全監測等領域。隨著無線傳感器網絡的深人研究和廣泛應用,無線傳感器網絡將逐漸深入到人類生活的各個領域。
1. 軍事應用
在軍事領域,傳感器網絡將會成為c4isrt(command,control,communication,computlng,intelligence,surveillance,reconnaissance and targetmg)系統不可或缺的一部分。c4isrt系統定位于未來戰爭,其目標是利用高科技技術,設計一個集命令、控制、通信、計算、智能、監視、偵察和定位于一體的戰場指揮系統,受到各國國防部門的普遍重視。由于戰爭的傷亡性,傳感器設各將取代人去執行一些危險任務,如監控我軍兵力、裝各和物資,監視沖突區,偵察敵方地形和布防,定位攻擊目標,評估損失,偵察和探測核、生物和化學攻擊。另外由于傳感器網絡是由密集型、低成本、隨機分布的節點組成的,自組織性和容錯能力使其不會因為某些節點在惡意攻擊中的損壞而導致整個系統的崩潰,這一點是傳統的傳感器技術所無法比擬的,因此,可以通過傳感器網絡來獲取戰爭信息。傳感器網絡也可以為火控和制導系統提供準確的目標定位信息。另外與獨立的衛星和地面雷達系統相比,傳感器網絡通過多角度和多方位信息的綜合有效地提高信噪比,而衛星和地面雷達系統難以克服,而且傳感器節點通過近距離的與目標接觸能夠獲得更加精準的數據。通過大規模的節點部署,傳感器網絡可以有效地避免偵探盲區。另外,傳感器網絡在成本上,遠低于昂貴的衛星雷達系統。
2001年,美國陸軍提出了“靈巧傳感器網絡通信”計劃,已被批準為2001財政年度的一項科學技術研究計劃,并在2001~2005財政年度期間實施。近期,美國陸軍又批準了“無人值守地面傳感器群”項目與“戰場環境偵察與監視系統”。前者是美國支持陸軍“更廣闊視野”的三個項目之一,其主要目標是使基層部隊指揮員具有在他們所希望部署傳感器的任何地方靈活地部署傳感器的能力。后者是一個智能化傳感器網絡,可以更為詳盡、準確地探測到精確信息。美國桑迪亞(sandia)國家實驗室與美國能源部合作,共同研究開發基于傳感器網絡的防生化武器襲擊系統。該系統通過部署化學傳感器等多種傳感器檢測地鐵,車站等公共場所,當傳感器一旦檢測到某種有害物質,就會自動向管理中心通報,自動進行引導旅客避難的廣播,并封鎖有關人口等,有效地預防恐怖分子活動。另外美國海軍開發的網狀傳感器系統(cooperattve engagement capability,cec)適用于艦船或飛機戰斗群攜帶的電腦進行感知數據的處理。每艘戰船不但依賴于自己的雷達,還依靠其他戰船或者裝載cec的戰機來獲取感知數據。
2. 生態環境監測
隨著人們對環境的日益關注,環境科學所涉及的范圍越來越廣泛。通過傳統方式采集原始數據是一件困難的工作。無線傳感器網絡為野外隨機性的研究數據獲取提供了方便,特別是如下幾方面:
①將幾百萬個傳感器散布于森林中,能夠為森林火災地點的判定提供最快的信息。
②傳感器網絡能提供遭受化學污染的位置及測定化學污染源,不需要人工冒險進人受污染區。
③降雨情況判定,為防洪抗旱提供準確信息。
④實時監測空氣污染、水污染以及土壤污染。
⑤監測海洋、大氣和土壤的成分。
crossbow的mep系列就是其中之一。這是一種小型的終端用戶網絡,主要用來進行環境參數的檢測。該系統包括了2個mep410環境傳感器節點,4個mep510濕度/溫度傳感器節點,1個mbr410串行網關和moteview顯示和分析軟件。整個系統采用了truemeshtm拓撲結構,非常便于用戶安裝和使用。類似的產品還有microstraln公司的x-link測量系統等。
由科學基金會投資2億元美金的地球探查項目正在3000個點上展開,以跟蹤微弱的地震,測量地殼變形和繪制地球從地殼到地核的三維內部結構圖。其中,有2000多個儀器是可以移動的,配有無線設備,由太陽能或風能帶動。此項研究的目的就是揭開大陸如何形成和發展之謎,革新火山、礦石開采和地震的研究。從2003年啟動的地球探查項目將在2008年完成,運行到2023年。
3. 交通管理
1995年,美國交通部提出了“
無線傳感器網絡由很多不同的傳感器組成,如地震傳感器、低采樣率磁傳感、熱敏傳感器、圖像傳感器、紅外傳感器、聲波傳感器、雷達傳感器等,這些傳感器可以采集監測區域的各種信息,包括溫度、濕度、雷達傳感器等,這些車輛運動、光照條件、壓力、土壤成分、噪聲電平、監測目標的消失和出現、監測目標的機械強度、監測目標的運動特征等。
傳感器節點可以連續不斷地進行數據采集、事件檢測、事件標識、位置監測和節點控制,傳感器節點的這些特性和無線連接方式使得無線傳感器網絡的應用前景非常廣闊,能夠廣泛應用于軍事、環境監測和預報、健康護理、智能家居、建筑物狀態監控、復雜機械監控、城市交通、空間探索、大型車間和倉庫管理,以及機場、大型工業園區的安全監測等領域。隨著無線傳感器網絡的深人研究和廣泛應用,無線傳感器網絡將逐漸深入到人類生活的各個領域。
1. 軍事應用
在軍事領域,傳感器網絡將會成為c4isrt(command,control,communication,computlng,intelligence,surveillance,reconnaissance and targetmg)系統不可或缺的一部分。c4isrt系統定位于未來戰爭,其目標是利用高科技技術,設計一個集命令、控制、通信、計算、智能、監視、偵察和定位于一體的戰場指揮系統,受到各國國防部門的普遍重視。由于戰爭的傷亡性,傳感器設各將取代人去執行一些危險任務,如監控我軍兵力、裝各和物資,監視沖突區,偵察敵方地形和布防,定位攻擊目標,評估損失,偵察和探測核、生物和化學攻擊。另外由于傳感器網絡是由密集型、低成本、隨機分布的節點組成的,自組織性和容錯能力使其不會因為某些節點在惡意攻擊中的損壞而導致整個系統的崩潰,這一點是傳統的傳感器技術所無法比擬的,因此,可以通過傳感器網絡來獲取戰爭信息。傳感器網絡也可以為火控和制導系統提供準確的目標定位信息。另外與獨立的衛星和地面雷達系統相比,傳感器網絡通過多角度和多方位信息的綜合有效地提高信噪比,而衛星和地面雷達系統難以克服,而且傳感器節點通過近距離的與目標接觸能夠獲得更加精準的數據。通過大規模的節點部署,傳感器網絡可以有效地避免偵探盲區。另外,傳感器網絡在成本上,遠低于昂貴的衛星雷達系統。
2001年,美國陸軍提出了“靈巧傳感器網絡通信”計劃,已被批準為2001財政年度的一項科學技術研究計劃,并在2001~2005財政年度期間實施。近期,美國陸軍又批準了“無人值守地面傳感器群”項目與“戰場環境偵察與監視系統”。前者是美國支持陸軍“更廣闊視野”的三個項目之一,其主要目標是使基層部隊指揮員具有在他們所希望部署傳感器的任何地方靈活地部署傳感器的能力。后者是一個智能化傳感器網絡,可以更為詳盡、準確地探測到精確信息。美國桑迪亞(sandia)國家實驗室與美國能源部合作,共同研究開發基于傳感器網絡的防生化武器襲擊系統。該系統通過部署化學傳感器等多種傳感器檢測地鐵,車站等公共場所,當傳感器一旦檢測到某種有害物質,就會自動向管理中心通報,自動進行引導旅客避難的廣播,并封鎖有關人口等,有效地預防恐怖分子活動。另外美國海軍開發的網狀傳感器系統(cooperattve engagement capability,cec)適用于艦船或飛機戰斗群攜帶的電腦進行感知數據的處理。每艘戰船不但依賴于自己的雷達,還依靠其他戰船或者裝載cec的戰機來獲取感知數據。
2. 生態環境監測
隨著人們對環境的日益關注,環境科學所涉及的范圍越來越廣泛。通過傳統方式采集原始數據是一件困難的工作。無線傳感器網絡為野外隨機性的研究數據獲取提供了方便,特別是如下幾方面:
①將幾百萬個傳感器散布于森林中,能夠為森林火災地點的判定提供最快的信息。
②傳感器網絡能提供遭受化學污染的位置及測定化學污染源,不需要人工冒險進人受污染區。
③降雨情況判定,為防洪抗旱提供準確信息。
④實時監測空氣污染、水污染以及土壤污染。
⑤監測海洋、大氣和土壤的成分。
crossbow的mep系列就是其中之一。這是一種小型的終端用戶網絡,主要用來進行環境參數的檢測。該系統包括了2個mep410環境傳感器節點,4個mep510濕度/溫度傳感器節點,1個mbr410串行網關和moteview顯示和分析軟件。整個系統采用了truemeshtm拓撲結構,非常便于用戶安裝和使用。類似的產品還有microstraln公司的x-link測量系統等。
由科學基金會投資2億元美金的地球探查項目正在3000個點上展開,以跟蹤微弱的地震,測量地殼變形和繪制地球從地殼到地核的三維內部結構圖。其中,有2000多個儀器是可以移動的,配有無線設備,由太陽能或風能帶動。此項研究的目的就是揭開大陸如何形成和發展之謎,革新火山、礦石開采和地震的研究。從2003年啟動的地球探查項目將在2008年完成,運行到2023年。
3. 交通管理
1995年,美國交通部提出了“
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