無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

1、摘要近幾十年來，伴隨著著傳感器、計(jì)算機(jī)、無線通信及微機(jī)等技術(shù)的發(fā)展和相互交叉融合，產(chǎn)生了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN，wireless sensor networks）。WSN技術(shù)與當(dāng)今主流無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使用同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)802.15.14，它是指由大量的廉價(jià)微型傳感節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個(gè)自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。可應(yīng)用于布線和電源供給困難的區(qū)域、人員不能到達(dá)的區(qū)域和一些臨時(shí)場合等。不需要固定網(wǎng)絡(luò)支持，具有快速展開、抗損壞性強(qiáng)等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)、交通、環(huán)保等領(lǐng)域，引起人們廣泛關(guān)注。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)因其巨大的應(yīng)用前景而受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界越來越廣泛的重視。本文主要針對(duì)寬帶通信網(wǎng)絡(luò)中的定位技術(shù)進(jìn)

2、行詳細(xì)的介紹和總結(jié)，同時(shí)對(duì)寬帶通信中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成、結(jié)構(gòu)以及研究熱點(diǎn)和不足等概念進(jìn)行針對(duì)性的詳細(xì)介紹。在關(guān)鍵的定位技術(shù)1的總數(shù)中，在對(duì)定位技術(shù)的概括總結(jié)上重點(diǎn)論述該定位技術(shù)的性能指標(biāo)要求以及定位技術(shù)的分類。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 定位技術(shù) WSN 寬帶通信網(wǎng)絡(luò)一、 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概述科技發(fā)展的腳步越來越快，人類已經(jīng)置身于信息時(shí)代。而作為信息獲取最重要和最基本的技術(shù)傳感器技術(shù)，也得到了極大的發(fā)展。傳感器信息獲取技術(shù)已經(jīng)從過去的單一化漸漸向集成化、微型化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并將會(huì)帶來一場信息革命。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是基于微電子技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、

3、分布式信息處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。WSN典型工作如下：使用飛行器將大量節(jié)點(diǎn)拋撒到感興趣的區(qū)域，節(jié)點(diǎn)通過自組織快速形成一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)既是信息的采集者和發(fā)出者，也充當(dāng)著信息的路由著，采集的數(shù)據(jù)通過多跳路由到達(dá)網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)也是一類特殊的節(jié)點(diǎn)，可以通過lnternet、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星等與監(jiān)控中心通信。1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)1傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目大，密度高，采用空間位置尋址。2傳感器接點(diǎn)的能量、計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力有限（能量、計(jì)算存儲(chǔ)低、關(guān)鍵在有效簡單的路由協(xié)議）3無線傳感網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易變化，有自組織能力。（與傳統(tǒng)的有不同的特點(diǎn)和技術(shù)要求：它根據(jù)需要可以在工作和休眠之間切換，因此網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)容易發(fā)生變化于

4、是運(yùn)用了嵌入式系統(tǒng)。傳統(tǒng)重在QOS和更大的寬帶保證，并且是靜止的。無線的要節(jié)省能量，連通性和延長運(yùn)行壽命）4傳感器節(jié)點(diǎn)具有數(shù)據(jù)融合能力（與Mesh網(wǎng)絡(luò)區(qū)別，數(shù)據(jù)小，移動(dòng)，重能源。 與無線Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)比數(shù)量多、密度大、易受損、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁、廣播式點(diǎn)對(duì)多通信、節(jié)點(diǎn)能量、計(jì)算能力受限。）1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及協(xié)議系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1如圖1所示,傳感器網(wǎng)絡(luò)通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)任意的分布在某一監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，節(jié)點(diǎn)以自組織的形式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，通過多跳中繼方式將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)，最后通過Internet或其他網(wǎng)絡(luò)通訊方式將監(jiān)測(cè)信

5、息傳送到管理節(jié)點(diǎn)。同樣的，用戶可以通過管理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行命令的發(fā)布，告知傳感器節(jié)點(diǎn)收集監(jiān)測(cè)信息。 圖1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.3.2無線傳感器通信協(xié)議系統(tǒng)結(jié)構(gòu)WSN是一種分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用多跳的通信方式，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化，具有自組織、自控制以及自適應(yīng)等智能屬性，有傳感器節(jié)點(diǎn)、感知對(duì)象和觀察者三者基本組成。物理層技術(shù)：為數(shù)據(jù)流傳輸所需的物理連接的建立、維護(hù)和釋放提供的機(jī)械的、電氣的、功能和規(guī)程性的模塊就叫做物理層。在物理層面上，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)遵從的主要是IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)（Zigbee）數(shù)據(jù)鏈路層（MAC層協(xié)議）：信號(hào)的傳輸要靠信道，因此信道也就成為了一種寶貴的資源。怎樣合理有效

6、的分配信道，就是數(shù)據(jù)鏈路層中的MAC子層要解決的問題了。網(wǎng)絡(luò)層（路由）：共有兩個(gè)基本功能：確定最佳路徑和通過網(wǎng)絡(luò)傳輸信息。1泛洪式路由2SPIN（SPIN是一組基于協(xié)商并且具有能量自適應(yīng)功能的協(xié)議）3LEACH（LEACH是一種分層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它以循環(huán)的方式隨機(jī)選擇簇首節(jié)點(diǎn)，將全網(wǎng)絡(luò)的能量負(fù)載平均分配到每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，從而達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)能源消耗的目的。這里要解釋一下簇，簇是分層路由協(xié)議的概念，根據(jù)分層路由協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)被劃分成不同簇，每一個(gè)簇由一個(gè)簇首和簇成員組成，多個(gè)簇首形成高級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，簇首節(jié)點(diǎn)不僅負(fù)責(zé)其轄下簇內(nèi)信息的收集和融合處理，還負(fù)責(zé)簇之間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)）4PEGASIS（PEGASIS可謂LEA

7、CH的升級(jí)版本。）傳輸層與應(yīng)用層：傳輸層提供無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的尋址方式變換為外部網(wǎng)絡(luò)的尋址方式，也就是完成數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。應(yīng)用層則是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也有一個(gè)屬于自己的操作系統(tǒng)TinyOS。這個(gè)系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)意義上的操作系統(tǒng)，它更像一個(gè)編程構(gòu)架，在此構(gòu)架下，搭配一組必要的組件，就能方便地編譯出面向特定應(yīng)用的操作系統(tǒng)。1.4 無線傳感器節(jié)點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)（sensor）、匯聚節(jié)點(diǎn)（sink node）和管理節(jié)點(diǎn)。大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域（sensor field）內(nèi)部或附近，能夠通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)沿著其他傳感器節(jié)點(diǎn)逐跳地進(jìn)行傳輸，在傳

8、輸過程中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可能被多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理，經(jīng)過多跳后路由到匯聚節(jié)點(diǎn)，最后通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星到達(dá)管理節(jié)點(diǎn)。用戶通過管理節(jié)點(diǎn)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)以及收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的組成（由圖2所示）和功能包括如下四個(gè)基本單元：傳感單元（由傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成）、處理單元（由嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成，包括CPU、存儲(chǔ)器、嵌入式操作系統(tǒng)等）、通信單元（由無線通信模塊組成）、以及電源部分。此外，可以選擇的其它功能單元包括：定位系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)以及發(fā)電裝置等。 圖2 無線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成框圖1.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用存在的問題及研究熱點(diǎn)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中，有多種基礎(chǔ)性技術(shù)是支撐傳感器網(wǎng)絡(luò)

9、完成任務(wù)的關(guān)鍵，這些關(guān)鍵技術(shù)解決是保證網(wǎng)絡(luò)用戶功能正常運(yùn)行的前提。（1）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究中，MAC協(xié)議和路由協(xié)議是研究的重點(diǎn)。常用的MAC協(xié)議有：IEEE802.15.4、S-MAC、及T-MAC協(xié)議等；路由協(xié)議有：SPIN、DO、GEM、LEACH等協(xié)議。（2）時(shí)間同步：在WSN，傳感器節(jié)點(diǎn)通常需要相互合作，完成復(fù)雜的檢測(cè)和感知任務(wù)，這需要各節(jié)點(diǎn)保持時(shí)間上的一致性，方便處理與時(shí)間有關(guān)的操作；WSN的一些節(jié)能方案也通過時(shí)間同步來實(shí)現(xiàn)的。目前，在WSN中應(yīng)用比較成熟的時(shí)間同步協(xié)議有RBS（參考廣播同步）、Tiny/mini-Sync（微小/迷你同步）以及TPSN（Timi

10、ng-sync協(xié)議的傳感器網(wǎng)絡(luò)）等三種。（3）定位技術(shù)：在WSN中，傳感器節(jié)點(diǎn)獲得的檢測(cè)數(shù)據(jù)一般是與位置相關(guān)聯(lián)的，用戶感興趣的是收到的數(shù)據(jù)是從哪個(gè)位置送來的，在一些應(yīng)用中，需要通過空間不同位置的傳感器協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)測(cè)量功能。因此，WSN中的定位技術(shù)包括節(jié)點(diǎn)自身定位和目標(biāo)定位兩種。定位技術(shù)可以利用現(xiàn)有的GPS等定位技術(shù)，也可以根據(jù)WSN自身特點(diǎn)采用一些適用有效的定位算法，目前主要有DV2hop算法、位置分發(fā)算法、DV2distance算法等。（4）數(shù)據(jù)融合：由于WSN的各種局限，在滿足用戶需求下，需求對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，以節(jié)省通信帶寬和能量，提高信息收集效率，從耗能角度看，各節(jié)點(diǎn)間的通信耗能遠(yuǎn)高于

11、計(jì)算處理耗能。目前數(shù)據(jù)融合的方法很多，常用的有綜合平均法，卡爾曼濾波法、貝葉斯方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、統(tǒng)計(jì)決策理論、模糊邏輯法、產(chǎn)生式規(guī)則和D-S證據(jù)理論等。（5）能量管理：WSN的節(jié)點(diǎn)的電池充電和更換困難。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，要致力于高效實(shí)用節(jié)點(diǎn)的能量，所以能量管理也是WSN研究的重要課題。目前主要采用的能量管理策略有休眠機(jī)制、數(shù)據(jù)融合等，它們主要應(yīng)用在計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)單元及通信單元部分。休眠機(jī)制可以通過相應(yīng)的硬件芯片、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議協(xié)調(diào)、動(dòng)態(tài)電源管理及動(dòng)態(tài)電壓調(diào)度等多種措施實(shí)現(xiàn)。（6）安全管理：WSN中，安全管理主要體現(xiàn)在通信安全和信息安全兩個(gè)方面。通信安全主要考慮節(jié)點(diǎn)的安全、被動(dòng)抵御入侵、主動(dòng)反擊入侵，三方

12、面問題，信息安全主要考慮數(shù)據(jù)的機(jī)密性、數(shù)據(jù)鑒別、數(shù)據(jù)的完整性和實(shí)效性等方面。目前，WSN的安全研究內(nèi)容主要包括：a）物理層的高效加密算法、擴(kuò)頻抗干擾等。b）數(shù)據(jù)鏈路層的安全MAC協(xié)議。c）網(wǎng)絡(luò)層的安全路由協(xié)議。d）應(yīng)用層的密鑰管理和安全組播等，目前WSN中專用安全協(xié)議有：SNEP（網(wǎng)絡(luò)安全加密）和uTESLA（微型定時(shí)有效流容忍丟失認(rèn)證協(xié)議）。二、 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)2.1 無線傳感器定位技術(shù)的概括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位機(jī)制作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的主要技術(shù)之一，在應(yīng)用中具有非常重要的作用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的定位機(jī)制包括節(jié)點(diǎn)自身定位和外部目標(biāo)定位兩部分內(nèi)容。常見的定位技術(shù)如GPS是目前應(yīng)用最廣

13、的、最成熟的定位系統(tǒng)，通過衛(wèi)星的授時(shí)和測(cè)距來對(duì)用戶節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，具有較高的定位精度，實(shí)時(shí)性較好，抗干擾能力強(qiáng)。但是，使用GPS技術(shù)定位只適合于視距通信的場合，如室外無遮擋的環(huán)境，用戶節(jié)點(diǎn)通常能耗高、體積大且成本較高，還需固定的基礎(chǔ)設(shè)施等。目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位很多，各種方法也不斷涌現(xiàn)。一個(gè)定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要考慮兩點(diǎn)：定位機(jī)制的物理特性和相應(yīng)的算法。2.2 定位技術(shù)的性能要求定位精度：指定位系統(tǒng)提供的位置信息的精確程度。 如，在基于距離定位的算法中，可以用定位坐標(biāo)與實(shí)際坐標(biāo)的距離來對(duì)比；在非距離定位的算法中，可以用誤差值和節(jié)點(diǎn)通信半徑的比例來表示代價(jià)：主要包括時(shí)間代價(jià)、資金代價(jià)、硬件代價(jià)等。

14、規(guī)模：不同的定位算法使用的應(yīng)用場合范圍和規(guī)模也不同。大規(guī)模的定位算法可以在大范圍的場合使用，如森林或城市：中等規(guī)模算法可在大型商場、小區(qū)和學(xué)校內(nèi)進(jìn)行定位應(yīng)用；小規(guī)模的定位算法只能在一棟樓內(nèi)或者一個(gè)房間內(nèi)實(shí)現(xiàn)定位應(yīng)用。錨節(jié)點(diǎn)密度：錨節(jié)點(diǎn)通常需要人工部署，這些節(jié)點(diǎn)常常會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境的制約，會(huì)嚴(yán)重影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的可擴(kuò)展性。所以錨節(jié)點(diǎn)的密度嚴(yán)重影響整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的成本。因此，錨節(jié)點(diǎn)密度也是評(píng)價(jià)定位系統(tǒng)和算法性能的重要指標(biāo)2之一。定位覆蓋率：在定位系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)定位的未知節(jié)點(diǎn)的數(shù)目占整個(gè)未知節(jié)點(diǎn)數(shù)目的比例。它和精度是一對(duì)矛盾（如圖3所示）。 圖3定位覆蓋率與精度關(guān)系表容錯(cuò)性和自適應(yīng)性：通常

15、，定位算法需要比較理想的無線通信環(huán)境和可靠的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備。但在實(shí)際的應(yīng)用場合中常會(huì)有諸如以下的問題：外界環(huán)境中存在嚴(yán)重的多徑傳播、衰減、非視距、通信盲點(diǎn)等問題；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由于周圍環(huán)境或自身原因(如電池耗盡、物理損傷）而出現(xiàn)失效的問題；外界影響和節(jié)點(diǎn)硬件精度限制造成節(jié)點(diǎn)間測(cè)量誤差增大的問題。因此，定位算法必須具有很強(qiáng)的容錯(cuò)性和自適應(yīng)性，能夠通過自動(dòng)調(diào)整或重構(gòu)糾正錯(cuò)誤3、適應(yīng)環(huán)境、減小各種誤差的影響，以提高定位精度。魯棒性：在理想的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境內(nèi)，大部分定位算法誤差性比較小。但是在實(shí)際應(yīng)用場合，有許多干擾因素影響測(cè)量結(jié)果。比如，障礙物引起的非視距(NLOS)，大氣中存在嚴(yán)重的多徑傳播，部分傳感器節(jié)點(diǎn)電

16、能耗盡，節(jié)點(diǎn)間通信阻塞等問題容易造成定位誤差突發(fā)性增大，甚至造成整個(gè)定位系統(tǒng)的癱瘓。因此，傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法必須具有很強(qiáng)的魯棒性，減小各種誤差的影響，以提高定位精度和可靠性4。2.3 WSN定位技術(shù)的分類目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)5主要分為：1與距離相關(guān)。2集中式與分布式。3相對(duì)定位與絕對(duì)定位。4緊耦合與松耦合式。其中最常見的分類方法是與距離相關(guān)。其分為基于測(cè)距的定位技術(shù)和無需測(cè)距的定位技術(shù)。1.基于測(cè)距（Range-based）的定位技術(shù)，基本思想是先測(cè)量錨節(jié)點(diǎn)和未知節(jié)點(diǎn)之間的距離，然后再利用幾何關(guān)系來估算未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)位置。共有三個(gè)階段：測(cè)距階段6：未知節(jié)點(diǎn)首先測(cè)量到鄰居節(jié)點(diǎn)的距離或

17、角度，然后進(jìn)一步計(jì)算到鄰近信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離或方位7；定位階段：未知節(jié)點(diǎn)在計(jì)算出到達(dá)三個(gè)或三個(gè)以上信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離或角度后，利用三邊測(cè)量法、三角測(cè)量法或極大似然估計(jì)法89計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；正階段：對(duì)求得的節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行求精，提高定位精度，減少誤差。而常見的基于測(cè)距的定位技術(shù)可以分為以下三類：基于接收信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）的定位算法、基于信號(hào)傳播時(shí)間/時(shí)間差（TOA/TDOA）的定位算法以及基于到達(dá)角（AOA）的定位算法。2.基于無需測(cè)距的定位技術(shù)10-14：該技術(shù)不用對(duì)距離進(jìn)行測(cè)量，而是利用網(wǎng)絡(luò)連通度、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等信息對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行估計(jì)，其多為理論上的研究，定位精度較低且與網(wǎng)絡(luò)的連通度和節(jié)點(diǎn)的

18、密度相關(guān)。其使用范圍有一定的局限性。三、 WSN定位技術(shù)的應(yīng)用1.定向信息查詢：如果監(jiān)測(cè)需要，可以對(duì)某一個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)的監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行定位， 需要管理節(jié)點(diǎn)發(fā)送任務(wù)給這個(gè)區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)。2.協(xié)助路由：通過節(jié)點(diǎn)的位置信息路由算法可以進(jìn)行路由的選擇。3.目標(biāo)跟蹤：對(duì)目標(biāo)的行動(dòng)路線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且預(yù)測(cè)目標(biāo)的前進(jìn)軌跡。4. 網(wǎng)絡(luò)管理：使用定位技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理，利用這些節(jié)點(diǎn)傳送過來的節(jié)點(diǎn)位置信息來構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況實(shí)時(shí)觀察，并且也可以對(duì)節(jié)點(diǎn)分布情況進(jìn)行管理。四、 WSN的前景和展望近幾十年來，隨著傳感器、計(jì)算機(jī)等一系列周邊技術(shù)的迅猛發(fā)展，WSN也隨之興起。并且WSN技術(shù)滲透了

19、各個(gè)領(lǐng)域，工業(yè)、軍事、民用都被廣泛的應(yīng)用。不過，目前大部分已部署的WSN，都僅限于采集溫度、濕度、位置、光強(qiáng)、壓力、生化等標(biāo)量數(shù)據(jù)，而在醫(yī)療監(jiān)護(hù)、交通監(jiān)控、智能家居等實(shí)際應(yīng)用中，我們需要獲取視頻、音頻、圖像等多媒體信息，這就迫切需要一種新的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)。并且在其他領(lǐng)域結(jié)合一些新型的傳感器技術(shù)依舊是我們研究的方向之一。比如在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的定位技術(shù)中，基于UWB和CSS的定位技術(shù)仍有許多待人開發(fā)和進(jìn)步的技術(shù)點(diǎn)，是具有很多優(yōu)點(diǎn)的定位技術(shù)。同時(shí)基于該兩種算法的定位技術(shù)也有許多不足和缺點(diǎn)。1.隨著通信技術(shù)，特別是物理層的發(fā)展，UWB（Ultra Wide Band，超寬帶）可能成為

20、下一個(gè)廣泛使用的技術(shù)。UWB具有一系列優(yōu)良獨(dú)特的技術(shù)特性，是一種極具競爭力的短距無線傳輸技術(shù)。UWB不采用正弦載波，而是利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB適用于高速、近距離的無線個(gè)人通信。按照FCC的規(guī)定，從3.1GHz到10.6GHz之間的7.5GHz的帶寬頻率為UWB所使用的頻率范圍。2.UWB解決了困擾傳統(tǒng)無線技術(shù)多年的有關(guān)傳播方面的重大難題，具有對(duì)信道衰落不敏感、發(fā)射信號(hào)功率譜密度低、被截獲的可能性低、系統(tǒng)復(fù)雜度低、厘米級(jí)的定位精度等優(yōu)點(diǎn)。3.雖然UWB有厘米級(jí)的定位精度，但是UWB的通信范圍僅有幾米，對(duì)于很多定位和跟蹤應(yīng)用，幾米的范圍顯然太小了。4.

21、 CSS提供中等帶寬（1to2 Mbps）、低功耗，高距離。當(dāng)chirp pulse的持續(xù)時(shí)間固定為1s，數(shù)據(jù)率達(dá)到2Mbps。5.CSS還考慮到定位需求，提供SDS-TWR （Symmetrical Double-Sided Two Way Ranging）測(cè)距服務(wù)，以TOA的方式測(cè)距、定位，用于確定使用CSS調(diào)制方式通信的兩個(gè)無線設(shè)備直接距離的方法，使用了相當(dāng)復(fù)雜的算法。6. CSS的最大通信范圍是室內(nèi)環(huán)境60米的、戶外環(huán)境900米。這是一個(gè)相當(dāng)大的覆蓋范圍，提供幾十厘米的精度。就目前技術(shù)而言，這種定位技術(shù)方案相對(duì)于基于Wi-Fi和超聲波技術(shù)的定位系統(tǒng)有一定應(yīng)用范圍內(nèi)的優(yōu)勢(shì)。五、 總結(jié)綜述

22、本篇綜述論文首先概述了傳感器網(wǎng)絡(luò)的總體框架，并且簡單介紹了傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)以及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。同時(shí)著重介紹了傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)分布的結(jié)構(gòu)組成。最后總結(jié)了傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)今存在的一些不足缺陷和一些熱門領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。本文主要是對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的定位技術(shù)做了理論方面的綜述研究。從定位技術(shù)的概述入手，了解傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)的大概框架。然后列舉了一些評(píng)定定位技術(shù)的指標(biāo)要求，這是檢驗(yàn)定位技術(shù)性能的關(guān)鍵參數(shù)。接著介紹了定位技術(shù)的分類算法以及應(yīng)用。最后提出了一些關(guān)于傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)領(lǐng)域的展望和建議。參考文獻(xiàn)1馬玉秋. 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)D.北京:北京郵電大學(xué), 2006: 23-24

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