无线传感器网络及其应用场景

我们首先对无线传感器进行详细讨论，其次介绍包含单个汇聚节点的无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）的特性、模型和应用类型。然后，我们将执行器加入到模型中，并讨论传感器和执行器的各种组合，它们能够形成一种具有不同复杂程度的异构网络。

近年来，技术上的进步支持小型（几立方厘米）、低成本、低功率、多功能传感器设备的发展。当前市场上存在着不同类型的传感器。传感器通常比较专业化，但有时单一传感器可能具备多种功能。它们可以测量距离、方向、速度、湿度、风速、土壤成分、温度、化学特性、光照、振动、运动、地震数据、声学特性、张力、转矩、负荷、压力等。

按照惯例，传感器与环境密不可分，其测量结果以有线通信方式发送到基站（Base Station，BS）。许多研究人员针对传感器模型和应用开展了广泛研究，并出现了大量研究成果。在最近十年内，出现了一种作为自治设备的新型传感器节点，它集感知、处理、通信能力于一体。用于接收信号的固定天线和发信机支持传感器的无线通信功能。传感器还具有小型处理器和小型存储器，主要用于信号编解码以及运行简单的通信协议。传感器在电池容量方面有所区别，如一些传感器使用小型电池，可持续工作一天，而另一些传感器带有较大的电池，可连续工作一个月。在某些应用中，还使用了可再生电源（如太阳电池板）。同时，一些传感器嵌入到其他设备中，从其他设备中获取所需的能量。这些传感器在正常工作时对电源没有限制条件。在某些应用场景中，传感器能够以无线单跳方式接入到基础设施网络（如Internet）中。(www.xing528.com)

对于某些应用来说，传感器外形可能比较大，尤其是采用盒子来保护它们或将其提升到一定高度，用于提高传感器通信和防护水平时。如果采集到的数据不是时间关键的，则传感器可以独立进行工作。例如，地震数据或与鸟类存在有关的声学检测数据可以简单地由本地传感器存储器进行采集，管理人员到来时下载数据。但是，本书主要侧重于介绍无线传感器网络的应用场景。