傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念課件

傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念、問題與選題報告人：申建芳廣東工業(yè)大學08級博士

2008.10.17傳感器網(wǎng)絡(luò)學習報告?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的概念、問題與選題報告人：申建芳傳感器網(wǎng)絡(luò)學習報告1.傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介2.傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點與挑戰(zhàn)3.選題（工程or理論？）4.近期工作5.未來打算報告的主要內(nèi)容報告的主要內(nèi)容1.傳感器網(wǎng)絡(luò)的簡介1.傳感器網(wǎng)絡(luò)的簡介

傳感器接近感知對象傳感器僅產(chǎn)生數(shù)據(jù)流傳感器無計算能力

無傳感器間通信能力SensorsObject信號分析傳統(tǒng)的感知方法有線/無線連接傳感器接近感知對象SensorsObject信號分析傳統(tǒng)的現(xiàn)代感知方法SensingAreaObjectUser端

傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋感知對象區(qū)域

每個傳感器完成其臨近感知對象的觀測

多傳感器協(xié)同完成感知區(qū)域的大觀測任務(wù)使用多跳路由算法向用戶報告觀測結(jié)果SinkInternet或通信衛(wèi)星SensornetworkUser端現(xiàn)代感知方法SensingAreaObjectUser端感知能力＋計算能力＋通信能力體積小能耗小由六部分組成現(xiàn)代微型傳感器現(xiàn)代微型傳感器SensingUnitProcessingUnitLocationFindingSystemPowerUnitSensorADCprocessorStorageTransceiverMobilizerPowergenerator同網(wǎng)絡(luò)連接使傳感節(jié)點與其它節(jié)點合作傳感器和數(shù)模轉(zhuǎn)換最重要的單元在網(wǎng)絡(luò)中準確的定位為完成特定任務(wù)可能需要節(jié)點移動組成部分SensingUnitProcessingUnitLoc傳感器技術(shù)＋嵌入式計算技術(shù)＋分布式信息處理技術(shù)＋無線通信技術(shù)傳感器節(jié)點密集傳感器節(jié)點靜止或移動具有通信路徑自組織能力(AdHoc)感知信息通過多跳的方式傳輸給用戶現(xiàn)代傳感器網(wǎng)絡(luò)傳感器技術(shù)＋嵌入式計算技術(shù)＋分布式信息處理技術(shù)＋無線通信技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)是大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò),其目的是協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)感知對象的監(jiān)測信息,報告給用戶傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義傳感器網(wǎng)絡(luò)是大量的靜止或移動的傳感器以物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應用程序?qū)尤蝿?wù)管理平臺移動管理平臺電源管理平臺協(xié)議層次物理層任務(wù)管理平臺協(xié)議層次各層協(xié)議功能如下●物理層提供簡單但健壯的信號調(diào)制和無線收發(fā)技術(shù)。（簡單低能耗）●數(shù)據(jù)鏈路層負責數(shù)據(jù)成幀，幀檢測和媒體訪問以及差錯控制。（MAC協(xié)議）●網(wǎng)絡(luò)層主要負責路由生成與路由選擇。（面向應用的路由協(xié)議、安全路由協(xié)議）●傳輸層負責數(shù)據(jù)流的傳輸控制，是保證通信服務(wù)質(zhì)量的重要部分。（令人驚奇的是，目前關(guān)于WSN傳輸層方面的研究非常少）●應用層包括一系列基于檢測任務(wù)的應用層軟件各層協(xié)議功能如下●物理層提供簡單但健壯的信號調(diào)制和無線收發(fā)技三層功能如下●能量管理平臺管理傳感器節(jié)點如何使用能量，在各個協(xié)議層都需要考慮節(jié)省能量?！褚苿庸芾砥脚_檢測并注冊傳感其節(jié)點的移動，維護到匯集節(jié)點的路由，使得傳感器節(jié)點能夠動態(tài)跟蹤其鄰居的位置?！袢蝿?wù)管理平臺在一個給定的區(qū)域內(nèi)平衡和調(diào)度檢測任務(wù)。三層功能如下●能量管理平臺管理傳感器節(jié)點如何使用能量，在各個軍事應用:

作戰(zhàn)環(huán)境偵查與監(jiān)控軍事偵查、情報獲取戰(zhàn)場監(jiān)測與指揮民事應用:環(huán)境監(jiān)測交通管理災難預防(如森林火災監(jiān)測)危險區(qū)域監(jiān)測有滅絕危險或珍貴動物的跟蹤監(jiān)護民用和工程基礎(chǔ)設(shè)施的安全性監(jiān)測等等，等等傳感器網(wǎng)絡(luò)是擴大人類感知能力的一場革命傳感器網(wǎng)絡(luò)可以為增加“耳、鼻、眼、舌”等感知能力傳感器網(wǎng)絡(luò)的應用軍事應用:傳感器網(wǎng)絡(luò)的應用大地監(jiān)測大地監(jiān)測環(huán)境監(jiān)測環(huán)境監(jiān)測傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念課件傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念課件

ContaminantFlowMonitoringContaminantFlowMonitoringSensorattachedtoeveryvehicle.Capableofdetectingtheirlocation,vehiclesizes,speedsand;roadconditions…Alternateroutes,estimatetriptimes…

TrafficControlSensorattachedtoeveryvehic

BiologicalSystemsBiologicalSystems作戰(zhàn)環(huán)境偵查作戰(zhàn)環(huán)境偵查戰(zhàn)場監(jiān)測與指揮戰(zhàn)場監(jiān)測與指揮2.傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點與挑戰(zhàn)2.傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點與挑戰(zhàn)通信能力有限節(jié)點帶寬窄，而且經(jīng)常變化節(jié)點通信覆蓋范圍只有幾十到幾百米，而且經(jīng)常變化挑戰(zhàn)之一如何在如此有限通信能力的條件下,高質(zhì)量地完成感知數(shù)據(jù)的查詢、分析、挖掘與傳輸？通信能力有限挑戰(zhàn)之一多源、多跳是主要通信方式多個傳感器節(jié)點向一個目標傳送信息一次多源信息傳輸需要多條由多個傳感器節(jié)點組成的路徑挑戰(zhàn)之二如何為多源信息傳輸選擇優(yōu)化通信路徑？多源、多跳是主要通信方式挑戰(zhàn)之二節(jié)點移動、斷接頻繁在移動網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點移動頻繁節(jié)點間通信的斷接頻繁，導致通信失敗.經(jīng)常受到高山、建筑物、障礙物等地勢地貌以及風雨雷電等自然環(huán)境的影響,因此傳感器可能會長時間脫離網(wǎng)絡(luò),離線工作挑戰(zhàn)之三通信路徑重構(gòu)成為突出問題？路由算法必須具有自適應性？如何建立網(wǎng)絡(luò)隨機連通性的數(shù)據(jù)理論，為通信路徑重構(gòu)和自適應路由算法設(shè)計奠定堅實理論基礎(chǔ)是我們面臨的第三個挑戰(zhàn)問題？節(jié)點移動、斷接頻繁挑戰(zhàn)之三電源能量有限傳感器的電源能量極其有限由于電源能量的原因經(jīng)常失效或廢棄電源能量約束是傳感器網(wǎng)絡(luò)應用的障礙現(xiàn)有電源部件不能滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)的需要傳感器傳輸信息比執(zhí)行計算更消耗電能傳感器傳輸1位信息需要的電能足以執(zhí)行3000條計算指令挑戰(zhàn)之四如何傳感器網(wǎng)絡(luò)在工作過程中節(jié)省能，實現(xiàn)能源均衡，最大化網(wǎng)絡(luò)生命周期？建立能源復雜性和能源均衡理論是我們面臨的第四個挑戰(zhàn)性問題！電源能量有限挑戰(zhàn)之四計算能力有限傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器通常都具有嵌入式處理器和存儲器，具有計算能力但是，處理器性能、存儲器容量和能源都很有限，導致傳感器的計算能力十分有限挑戰(zhàn)之五如何使用大量具有有限計算能力的傳感器設(shè)計能源有效的高性能分布式算法?

設(shè)計同時最小化能源、時間、空間和通信復雜性的分布式算法是我們面臨的第五個挑戰(zhàn)性問題！計算能力有限挑戰(zhàn)之五傳感器數(shù)量大、分布范圍廣傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點密集，數(shù)量巨大，可能達到幾百、幾千萬，甚至更多傳感器網(wǎng)絡(luò)可以分布在很大區(qū)域，也可以分布在險惡環(huán)境下傳感器數(shù)量大、分布廣的特點使得網(wǎng)絡(luò)的維護十分困難甚至不可維護挑戰(zhàn)之六如何使傳感器網(wǎng)絡(luò)軟硬件具有高強壯性和容錯性是我們面臨的第六個挑戰(zhàn)性問題！傳感器數(shù)量大、分布范圍廣挑戰(zhàn)之六大規(guī)模分布式觸發(fā)器很多傳感器網(wǎng)絡(luò)需要對感知對象進行控制（如溫度控制）傳感器需要配備回控裝置和控制軟件我們稱回控裝置和控制軟件為觸發(fā)器挑戰(zhàn)之七如何管理成千上萬分布式觸發(fā)器是我們面臨的第七個挑戰(zhàn)性問題？大規(guī)模分布式觸發(fā)器挑戰(zhàn)之七感知數(shù)據(jù)流無限傳感器網(wǎng)絡(luò)每個傳感器都產(chǎn)生無限的流式數(shù)據(jù)，并具有實時性每個傳感器僅具有有限的存儲器和計算資源，難以處理巨大的實時數(shù)據(jù)流挑戰(zhàn)之八如何設(shè)計高效率、能源有效、實時的海量感知數(shù)據(jù)流的查詢、分析和挖掘的分布式算法？感知數(shù)據(jù)流無限挑戰(zhàn)之八以數(shù)據(jù)為中心傳感器網(wǎng)絡(luò)不是通常的網(wǎng)絡(luò)用戶感興趣的是數(shù)據(jù)而不是網(wǎng)絡(luò)和傳感器硬件用戶很少詢問“A節(jié)點到B節(jié)點的連接是如何實現(xiàn)的？”用戶經(jīng)常詢問“網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中那些地區(qū)出現(xiàn)毒氣？”傳感器網(wǎng)絡(luò)不是以地址為中心的用戶不會詢問“地址為27的傳感器的溫度是多少？”用戶感興趣是“某個地理位置的溫度是多少？”數(shù)據(jù)傳輸以聚集方式進行,而不是地址到地址的路由以數(shù)據(jù)為中心傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)把傳感器視為感知數(shù)據(jù)流或感知數(shù)據(jù)源把傳感器網(wǎng)絡(luò)視為感知數(shù)據(jù)空間或數(shù)據(jù)庫把數(shù)據(jù)管理和處理作為網(wǎng)絡(luò)的應用目標挑戰(zhàn)之九如何建立以數(shù)據(jù)為中心的傳感器網(wǎng)絡(luò)？以感知數(shù)據(jù)管理和處理為中心;

把數(shù)據(jù)管理和處理技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融為一體;

為用戶提供有效的感知數(shù)據(jù)空間或感知數(shù)據(jù)庫;

使用戶如同使用通常的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)一樣自如地使用感知數(shù)據(jù).傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的理論和技術(shù)是我們面臨的第九個挑戰(zhàn)性問題！傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)之九需要多種多樣的感知器物理傳感器生物傳感器化學傳感器……挑戰(zhàn)之十如何建立新感知器概念、理論、技術(shù)和各種新型感知器是我們面臨的第十個挑戰(zhàn)性問題？需要多種多樣的感知器挑戰(zhàn)之十其他挑戰(zhàn)性問題傳感器的投放或撒播理論與技術(shù)傳感器的定位問題時鐘同步問題組網(wǎng)連通可靠性研究和探測覆蓋率研究傳感器網(wǎng)絡(luò)安全性問題和抗干擾問題信號的協(xié)作處理其他挑戰(zhàn)性問題3.選題的問題3.選題的問題導師近年來承擔的課題

1、RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究，國家自然科學基金，2006－2008，主持；

2、基于MES的全集成自動化系統(tǒng)關(guān)鍵問題的研究，廣東省自然科學基金項目（04105385），2005.1－2006.12，主持。

3、基于移動數(shù)據(jù)庫的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器的研究，廣東省科技計劃，2003－2005，主持；

4、面向中小企業(yè)全集成自動化關(guān)鍵技術(shù)的研究與應用開發(fā)，廣州市重大科技計劃項目，2005-2007，主持；

5、紙漿模塑制品生產(chǎn)過程效能優(yōu)化控制系統(tǒng)研究，廣東省科技攻關(guān)項目，2006-2007,主持。

傳感器在工業(yè)的應用導師近年來承擔的課題

1、RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究，國家自然發(fā)表的學術(shù)論文

1、一種UHF及微波段RFID標簽芯片的研究與應用，微計算機信息，2006年09Z期，182-184,74，排名第一。

2、一種新型管道內(nèi)微機器人的研究，機器人（核心，EI收錄），1999Vol.21（4）：733－739，排名第一；

3、微管道機器人彎管運動穩(wěn)定性分析，機器人（核心，EI收錄），1999Vol.21（7）：249－255，排名第一；

4、管道內(nèi)微機器人彎管運動的動力學穩(wěn)定性，控制理論與應用（核心，EI收錄），2001Vol.18（1）：62－68，排名第一；

5、信號處理綜合技術(shù)的研究，揚州大學學報，2003Vol.6：38－42，排名第一。發(fā)表的學術(shù)論文

1、一種UHF及微波段RFID標簽芯片的研究基于多傳感器信息融合的目標識別系統(tǒng)

成果簡介

該軟件系統(tǒng)是基于VC6.0平臺開發(fā)，使用可見光、紅外和聲音三種數(shù)據(jù)識別運動目標，其中可見光、紅外和聲音三種數(shù)據(jù)實現(xiàn)單目標的檢測、跟蹤和識別，采用可見光和紅外圖像融合技術(shù)實現(xiàn)全天候多目標的監(jiān)測、跟蹤和識別。該系統(tǒng)整體技術(shù)達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，其中紅外運動目標檢測檢測技術(shù)達到國際先進水平。

基于多傳感器信息融合的目標識別系統(tǒng)成果簡介該軟件系輪胎爆胎預警系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸及門限算法的研究

作者：王剛導師：趙繼印教授

輪胎爆胎預警系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸及門限算法的研究傳感器信息融合傳感器信息融合又稱數(shù)據(jù)融合，是對多種信息的獲取、表示及其內(nèi)在聯(lián)系進行綜合處理和優(yōu)化的技術(shù)。傳感器信息融合技術(shù)從多信息的視角進行處理及綜合，得到各種信息的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，從而剔除無用的和錯誤的信息，保留正確的和有用的成分，最終實現(xiàn)信息的優(yōu)化。它為智能信息處理技術(shù)的研究提供了新的觀念。定義：將經(jīng)過集成處理的多傳感器信息進行合成，形成一種對外部環(huán)境或被測對象某一特征的表達方式。多傳感器信息融合技術(shù)是通過對這些傳感器及其觀測信息的合理支配和使用，把多個傳感器在時間和空間上的冗余或互補信息依據(jù)某種準則進行組合，以獲取被觀測對象的一致性解釋或描述。單一傳感器只能獲得環(huán)境或被測對象的部分信息段，而多傳感器信息經(jīng)過融合后能夠完善地、準確地反映環(huán)境的特征。傳感器信息融合傳感器信息融合又稱數(shù)據(jù)融合，是對多種信多傳感器信息融合多傳感與單傳感的比較多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)可更大程度獲取被探測目標和環(huán)境的信息量。單傳感器信號處理或低層次的數(shù)據(jù)處理方式只是對人腦信息處理的一種低水平模仿。多傳感器融合系統(tǒng)主要特點（1）提供了冗余、互補信息（2）信息分層的結(jié)構(gòu)特性（3）實時性（4）低代價性。多傳感器信息融合多傳感與單傳感的比較信息融合在信息電子學的應用

信息融合技術(shù)的實現(xiàn)和發(fā)展以信息電子學的原理、方法、技術(shù)為基礎(chǔ)。信息融合系統(tǒng)要采用多種傳感器收集各種信息，包括聲、光、電、運動、視覺、觸覺、力覺以及語言文字等。信息融合技術(shù)中的分布式信息處理結(jié)構(gòu)通過無線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)，智能網(wǎng)絡(luò)，寬帶智能綜合數(shù)字網(wǎng)絡(luò)等匯集信息，傳給融合中心進行融合。除了自然(物理)信息外，信息融合技術(shù)還融合社會類信息，以語言文字為代表，涉及到大規(guī)模漢語資料庫、語言知識的獲取理論與方法、機器翻譯、自然語言解釋與處理技術(shù)等，信息融合采用分形、混沌、模糊推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)學和物理的理論及方法。它的發(fā)展方向是對非線性、復雜環(huán)境因素的不同性質(zhì)的信息進行綜合、相關(guān)，從各個不同的角度去觀察、探測世界。信息融合在信息電子學的應用信息融合技術(shù)的實現(xiàn)和發(fā)展信息融合在計算機科學的應用

在計算機科學中，目前正開展著并行數(shù)據(jù)庫、主動數(shù)據(jù)庫、多數(shù)據(jù)庫的研究。信息融合要求系統(tǒng)能適應變化的外部世界，因此，空間、時間數(shù)據(jù)庫的概念應運而生，為數(shù)據(jù)融合提供了保障?？臻g意味著不同種類的數(shù)據(jù)來自于不同的空間地點，時間意味著數(shù)據(jù)庫能隨時間的變化適應客觀環(huán)境的相應變化。信息融合處理過程要求有相應的數(shù)據(jù)庫原理和結(jié)構(gòu)，以便融合隨時間、空間變化了的數(shù)據(jù)。在信息融合的思想下，提出的空間、時間數(shù)據(jù)庫，是計算機科學的一個重要的研究方向。信息融合在計算機科學的應用在計算機科學中，目前正開信息融合在自動化的應用

以各種控制理論為基礎(chǔ)，信息融合技術(shù)采用模糊控制、智能控制、進化計算等系統(tǒng)理論，結(jié)合生物、經(jīng)濟、社會、軍事等領(lǐng)域的知識，進行定性、定量分析。按照人腦的功能和原理進行視覺、聽覺、觸覺、力覺、知覺、注意、記憶、學習和更高級的認識過程，將空間、時間的信息進行融合，對數(shù)據(jù)和信息進行自動解釋，對環(huán)境和態(tài)勢給予判定。目前的控制技術(shù)，已從程序控制進入了建立在信息融合基礎(chǔ)上的智能控制。智能控制系統(tǒng)不僅用于軍事，還應用于工廠企業(yè)的生產(chǎn)過程控制和產(chǎn)供銷管理、城市建設(shè)規(guī)劃、道路交通管理、商業(yè)管理、金融管理與預測、地質(zhì)礦產(chǎn)資源管理、環(huán)境監(jiān)測與保護、糧食作物生長監(jiān)測、災害性天氣預報及防治等涉及宏觀、微觀和社會的各行各業(yè)。

信息融合在自動化的應用以各種控制理論為基礎(chǔ)，信息融4.近期的工作4.近期的工作

夯實基礎(chǔ)

完成學業(yè)課程：《網(wǎng)絡(luò)工程概論-(免費電子課件)》

作

者:

程良倫

出版社:

機械工業(yè)出版社

ISBN

:

711121152

原

價:

￥24國家級精品課程《自動控制原理》

夯實基礎(chǔ)完成學業(yè)5.未來打算5.未來打算同一起跑線上，力爭上游,有機會世界領(lǐng)先

短期目標：

國內(nèi)領(lǐng)先，國際有影響

具體指標：

10篇論文，其中高質(zhì)量(被三大索引的和核心期刊)的5+篇，已經(jīng)有1篇，

ImplementationofProgramBehaviorAnomalyDetectionandProtectionUsingHookTechnology

（CMC2009,已收錄，會被檢索）

其他雜志或第二作者的5+，已有1篇，“操作系統(tǒng)”納入計算機考研專業(yè)統(tǒng)考課的影響與思考，廣東工業(yè)大學學報（社科版）

同一起跑線上，力爭上游,有機會世界領(lǐng)先

短期目標：

國內(nèi)領(lǐng)先總結(jié)

傳感器技術(shù)是一項當今世界令人矚目的迅猛發(fā)展起來的高新技術(shù)之一，也是當代科學技術(shù)發(fā)展的一個重要標志，它與通信技術(shù)、計算機技術(shù)構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱之一。如果說計算機是人類大腦的擴展，那么傳感器就是人類五官的延伸，當集成電路、計算機技術(shù)飛速發(fā)展時，人們才逐步認識信息攝取裝置——傳感器沒有跟上信息技術(shù)的發(fā)展而驚呼“大腦發(fā)達、五官不靈”。傳感器開始受到普遍重視，從八十年代起，逐步在世界范圍內(nèi)掀起了一股“傳感器熱”。傳感器是新技術(shù)革命和信息社會的重要技術(shù)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代科技的開路先鋒。

總結(jié)傳感器技術(shù)是一項當今世界令人矚目的迅猛發(fā)展起來謝謝!謝謝!傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念、問題與選題報告人：申建芳廣東工業(yè)大學08級博士

2008.10.17傳感器網(wǎng)絡(luò)學習報告?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的概念、問題與選題報告人：申建芳傳感器網(wǎng)絡(luò)學習報告1.傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介2.傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點與挑戰(zhàn)3.選題（工程or理論？）4.近期工作5.未來打算報告的主要內(nèi)容報告的主要內(nèi)容1.傳感器網(wǎng)絡(luò)的簡介1.傳感器網(wǎng)絡(luò)的簡介

傳感器接近感知對象傳感器僅產(chǎn)生數(shù)據(jù)流傳感器無計算能力

無傳感器間通信能力SensorsObject信號分析傳統(tǒng)的感知方法有線/無線連接傳感器接近感知對象SensorsObject信號分析傳統(tǒng)的現(xiàn)代感知方法SensingAreaObjectUser端

傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋感知對象區(qū)域

每個傳感器完成其臨近感知對象的觀測

多傳感器協(xié)同完成感知區(qū)域的大觀測任務(wù)使用多跳路由算法向用戶報告觀測結(jié)果SinkInternet或通信衛(wèi)星SensornetworkUser端現(xiàn)代感知方法SensingAreaObjectUser端感知能力＋計算能力＋通信能力體積小能耗小由六部分組成現(xiàn)代微型傳感器現(xiàn)代微型傳感器SensingUnitProcessingUnitLocationFindingSystemPowerUnitSensorADCprocessorStorageTransceiverMobilizerPowergenerator同網(wǎng)絡(luò)連接使傳感節(jié)點與其它節(jié)點合作傳感器和數(shù)模轉(zhuǎn)換最重要的單元在網(wǎng)絡(luò)中準確的定位為完成特定任務(wù)可能需要節(jié)點移動組成部分SensingUnitProcessingUnitLoc傳感器技術(shù)＋嵌入式計算技術(shù)＋分布式信息處理技術(shù)＋無線通信技術(shù)傳感器節(jié)點密集傳感器節(jié)點靜止或移動具有通信路徑自組織能力(AdHoc)感知信息通過多跳的方式傳輸給用戶現(xiàn)代傳感器網(wǎng)絡(luò)傳感器技術(shù)＋嵌入式計算技術(shù)＋分布式信息處理技術(shù)＋無線通信技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)是大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò),其目的是協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)感知對象的監(jiān)測信息,報告給用戶傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義傳感器網(wǎng)絡(luò)是大量的靜止或移動的傳感器以物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應用程序?qū)尤蝿?wù)管理平臺移動管理平臺電源管理平臺協(xié)議層次物理層任務(wù)管理平臺協(xié)議層次各層協(xié)議功能如下●物理層提供簡單但健壯的信號調(diào)制和無線收發(fā)技術(shù)。（簡單低能耗）●數(shù)據(jù)鏈路層負責數(shù)據(jù)成幀，幀檢測和媒體訪問以及差錯控制。（MAC協(xié)議）●網(wǎng)絡(luò)層主要負責路由生成與路由選擇。（面向應用的路由協(xié)議、安全路由協(xié)議）●傳輸層負責數(shù)據(jù)流的傳輸控制，是保證通信服務(wù)質(zhì)量的重要部分。（令人驚奇的是，目前關(guān)于WSN傳輸層方面的研究非常少）●應用層包括一系列基于檢測任務(wù)的應用層軟件各層協(xié)議功能如下●物理層提供簡單但健壯的信號調(diào)制和無線收發(fā)技三層功能如下●能量管理平臺管理傳感器節(jié)點如何使用能量，在各個協(xié)議層都需要考慮節(jié)省能量。●移動管理平臺檢測并注冊傳感其節(jié)點的移動，維護到匯集節(jié)點的路由，使得傳感器節(jié)點能夠動態(tài)跟蹤其鄰居的位置?！袢蝿?wù)管理平臺在一個給定的區(qū)域內(nèi)平衡和調(diào)度檢測任務(wù)。三層功能如下●能量管理平臺管理傳感器節(jié)點如何使用能量，在各個軍事應用:

作戰(zhàn)環(huán)境偵查與監(jiān)控軍事偵查、情報獲取戰(zhàn)場監(jiān)測與指揮民事應用:環(huán)境監(jiān)測交通管理災難預防(如森林火災監(jiān)測)危險區(qū)域監(jiān)測有滅絕危險或珍貴動物的跟蹤監(jiān)護民用和工程基礎(chǔ)設(shè)施的安全性監(jiān)測等等，等等傳感器網(wǎng)絡(luò)是擴大人類感知能力的一場革命傳感器網(wǎng)絡(luò)可以為增加“耳、鼻、眼、舌”等感知能力傳感器網(wǎng)絡(luò)的應用軍事應用:傳感器網(wǎng)絡(luò)的應用大地監(jiān)測大地監(jiān)測環(huán)境監(jiān)測環(huán)境監(jiān)測傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念課件傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念課件

ContaminantFlowMonitoringContaminantFlowMonitoringSensorattachedtoeveryvehicle.Capableofdetectingtheirlocation,vehiclesizes,speedsand;roadconditions…Alternateroutes,estimatetriptimes…

TrafficControlSensorattachedtoeveryvehic

BiologicalSystemsBiologicalSystems作戰(zhàn)環(huán)境偵查作戰(zhàn)環(huán)境偵查戰(zhàn)場監(jiān)測與指揮戰(zhàn)場監(jiān)測與指揮2.傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點與挑戰(zhàn)2.傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點與挑戰(zhàn)通信能力有限節(jié)點帶寬窄，而且經(jīng)常變化節(jié)點通信覆蓋范圍只有幾十到幾百米，而且經(jīng)常變化挑戰(zhàn)之一如何在如此有限通信能力的條件下,高質(zhì)量地完成感知數(shù)據(jù)的查詢、分析、挖掘與傳輸？通信能力有限挑戰(zhàn)之一多源、多跳是主要通信方式多個傳感器節(jié)點向一個目標傳送信息一次多源信息傳輸需要多條由多個傳感器節(jié)點組成的路徑挑戰(zhàn)之二如何為多源信息傳輸選擇優(yōu)化通信路徑？多源、多跳是主要通信方式挑戰(zhàn)之二節(jié)點移動、斷接頻繁在移動網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點移動頻繁節(jié)點間通信的斷接頻繁，導致通信失敗.經(jīng)常受到高山、建筑物、障礙物等地勢地貌以及風雨雷電等自然環(huán)境的影響,因此傳感器可能會長時間脫離網(wǎng)絡(luò),離線工作挑戰(zhàn)之三通信路徑重構(gòu)成為突出問題？路由算法必須具有自適應性？如何建立網(wǎng)絡(luò)隨機連通性的數(shù)據(jù)理論，為通信路徑重構(gòu)和自適應路由算法設(shè)計奠定堅實理論基礎(chǔ)是我們面臨的第三個挑戰(zhàn)問題？節(jié)點移動、斷接頻繁挑戰(zhàn)之三電源能量有限傳感器的電源能量極其有限由于電源能量的原因經(jīng)常失效或廢棄電源能量約束是傳感器網(wǎng)絡(luò)應用的障礙現(xiàn)有電源部件不能滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)的需要傳感器傳輸信息比執(zhí)行計算更消耗電能傳感器傳輸1位信息需要的電能足以執(zhí)行3000條計算指令挑戰(zhàn)之四如何傳感器網(wǎng)絡(luò)在工作過程中節(jié)省能，實現(xiàn)能源均衡，最大化網(wǎng)絡(luò)生命周期？建立能源復雜性和能源均衡理論是我們面臨的第四個挑戰(zhàn)性問題！電源能量有限挑戰(zhàn)之四計算能力有限傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器通常都具有嵌入式處理器和存儲器，具有計算能力但是，處理器性能、存儲器容量和能源都很有限，導致傳感器的計算能力十分有限挑戰(zhàn)之五如何使用大量具有有限計算能力的傳感器設(shè)計能源有效的高性能分布式算法?

設(shè)計同時最小化能源、時間、空間和通信復雜性的分布式算法是我們面臨的第五個挑戰(zhàn)性問題！計算能力有限挑戰(zhàn)之五傳感器數(shù)量大、分布范圍廣傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點密集，數(shù)量巨大，可能達到幾百、幾千萬，甚至更多傳感器網(wǎng)絡(luò)可以分布在很大區(qū)域，也可以分布在險惡環(huán)境下傳感器數(shù)量大、分布廣的特點使得網(wǎng)絡(luò)的維護十分困難甚至不可維護挑戰(zhàn)之六如何使傳感器網(wǎng)絡(luò)軟硬件具有高強壯性和容錯性是我們面臨的第六個挑戰(zhàn)性問題！傳感器數(shù)量大、分布范圍廣挑戰(zhàn)之六大規(guī)模分布式觸發(fā)器很多傳感器網(wǎng)絡(luò)需要對感知對象進行控制（如溫度控制）傳感器需要配備回控裝置和控制軟件我們稱回控裝置和控制軟件為觸發(fā)器挑戰(zhàn)之七如何管理成千上萬分布式觸發(fā)器是我們面臨的第七個挑戰(zhàn)性問題？大規(guī)模分布式觸發(fā)器挑戰(zhàn)之七感知數(shù)據(jù)流無限傳感器網(wǎng)絡(luò)每個傳感器都產(chǎn)生無限的流式數(shù)據(jù)，并具有實時性每個傳感器僅具有有限的存儲器和計算資源，難以處理巨大的實時數(shù)據(jù)流挑戰(zhàn)之八如何設(shè)計高效率、能源有效、實時的海量感知數(shù)據(jù)流的查詢、分析和挖掘的分布式算法？感知數(shù)據(jù)流無限挑戰(zhàn)之八以數(shù)據(jù)為中心傳感器網(wǎng)絡(luò)不是通常的網(wǎng)絡(luò)用戶感興趣的是數(shù)據(jù)而不是網(wǎng)絡(luò)和傳感器硬件用戶很少詢問“A節(jié)點到B節(jié)點的連接是如何實現(xiàn)的？”用戶經(jīng)常詢問“網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中那些地區(qū)出現(xiàn)毒氣？”傳感器網(wǎng)絡(luò)不是以地址為中心的用戶不會詢問“地址為27的傳感器的溫度是多少？”用戶感興趣是“某個地理位置的溫度是多少？”數(shù)據(jù)傳輸以聚集方式進行,而不是地址到地址的路由以數(shù)據(jù)為中心傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)把傳感器視為感知數(shù)據(jù)流或感知數(shù)據(jù)源把傳感器網(wǎng)絡(luò)視為感知數(shù)據(jù)空間或數(shù)據(jù)庫把數(shù)據(jù)管理和處理作為網(wǎng)絡(luò)的應用目標挑戰(zhàn)之九如何建立以數(shù)據(jù)為中心的傳感器網(wǎng)絡(luò)？以感知數(shù)據(jù)管理和處理為中心;

把數(shù)據(jù)管理和處理技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融為一體;

為用戶提供有效的感知數(shù)據(jù)空間或感知數(shù)據(jù)庫;

使用戶如同使用通常的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)一樣自如地使用感知數(shù)據(jù).傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的理論和技術(shù)是我們面臨的第九個挑戰(zhàn)性問題！傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)之九需要多種多樣的感知器物理傳感器生物傳感器化學傳感器……挑戰(zhàn)之十如何建立新感知器概念、理論、技術(shù)和各種新型感知器是我們面臨的第十個挑戰(zhàn)性問題？需要多種多樣的感知器挑戰(zhàn)之十其他挑戰(zhàn)性問題傳感器的投放或撒播理論與技術(shù)傳感器的定位問題時鐘同步問題組網(wǎng)連通可靠性研究和探測覆蓋率研究傳感器網(wǎng)絡(luò)安全性問題和抗干擾問題信號的協(xié)作處理其他挑戰(zhàn)性問題3.選題的問題3.選題的問題導師近年來承擔的課題

1、RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究，國家自然科學基金，2006－2008，主持；

2、基于MES的全集成自動化系統(tǒng)關(guān)鍵問題的研究，廣東省自然科學基金項目（04105385），2005.1－2006.12，主持。

3、基于移動數(shù)據(jù)庫的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器的研究，廣東省科技計劃，2003－2005，主持；

4、面向中小企業(yè)全集成自動化關(guān)鍵技術(shù)的研究與應用開發(fā)，廣州市重大科技計劃項目，2005-2007，主持；

5、紙漿模塑制品生產(chǎn)過程效能優(yōu)化控制系統(tǒng)研究，廣東省科技攻關(guān)項目，2006-2007,主持。

傳感器在工業(yè)的應用導師近年來承擔的課題

1、RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究，國家自然發(fā)表的學術(shù)論文

1、一種UHF及微波段RFID標簽芯片的研究與應用，微計算機信息，2006年09Z期，182-184,74，排名第一。

2、一種新型管道內(nèi)微機器人的研究，機器人（核心，EI收錄），1999Vol.21（4）：733－739，排名第一；

3、微管道機器人彎管運動穩(wěn)定性分析，機器人（核心，EI收錄），1999Vol.21（7）：249－255，排名第一；

4、管道內(nèi)微機器人彎管運動的動力學穩(wěn)定性，控制理論與應用（核心，EI收錄），2001Vol.18（1）：62－68，排名第一；

5、信號處理綜合技術(shù)的研究，揚州大學學報，2003Vol.6：38－42，排名第一。發(fā)表的學術(shù)論文

1、一種UHF及微波段RFID標簽芯片的研究基于多傳感器信息融合的目標識別系統(tǒng)

成果簡介

該軟件系統(tǒng)是基于VC6.0平臺開發(fā)，使用可見光、紅外和聲音三種數(shù)據(jù)識別運動目標，其中可見光、紅外和聲音三種數(shù)據(jù)實現(xiàn)單目標的檢測、跟蹤和識別，采用可見光和紅外圖像融合技術(shù)實現(xiàn)全天候多目標的監(jiān)測、跟蹤和識別。該系統(tǒng)整體技術(shù)達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，其中紅外運動目標檢測檢測技術(shù)達到國際先進水平。

基于多傳感器信息融合的目標識別系統(tǒng)成果簡介該軟件系輪胎爆胎預警系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸及門限算法的研究

作者：王剛導師：趙繼印教授

輪胎爆胎預警系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸及門限算法的研究傳感器信息融合傳感器信息融合又稱數(shù)據(jù)融合，是對多種信息的獲取、表示及其內(nèi)在聯(lián)系進行綜合處理和優(yōu)化的技術(shù)。傳感器信息融合技術(shù)從多信息的視角進行處理及綜合，得到各種信息的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，從而剔除無用的和錯誤的信息，保留正確的和有用的成分，最終實現(xiàn)信息的優(yōu)化。它為智能信息處理技術(shù)的研究提供了新的觀念。定義：將經(jīng)過集成處理的多傳感器信息進行合成，形成一種對外部環(huán)境或被測對象某一特征的表達方式。多傳感器信息融合技術(shù)是通過對這些傳感器及其觀測信息的合理支配和使用，把多個傳感器在時間和空間上的冗余或互補信息依據(jù)某種準則進行組合，以獲取被觀測對象的一致性解釋或描述。單一傳感器只能獲得環(huán)境或被測對象的部分信息段，而多傳感器信息經(jīng)過融合后能夠完善地、準確地反映環(huán)境的特征。傳感器信息融合傳感器信息融合又稱數(shù)據(jù)融合，是對多種信多傳感器信息融合多傳感與單傳感的比較多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)可更大程度獲取被探測目標和環(huán)境的信息量。單傳感器信號處理或低層次的數(shù)據(jù)處理方式只是對人腦信息處理的一種低水平模仿。多傳感器融合系統(tǒng)主要特點（1）提供了冗余、互補信息（2）信息分層的結(jié)構(gòu)特性（3）實時性（4）低代價性。多傳感器信息融合多傳感與單傳感的比較信息融合在信息電子學的應用

信息融合技術(shù)的實現(xiàn)和發(fā)展以信息電子學的原理、方法、技術(shù)為基礎(chǔ)。信息融合系統(tǒng)要采用多種傳感器收集各種信息，包括聲、光、電、運動、視覺、觸覺、力覺以及語言文字等。信息融合技術(shù)中的分布式信息處理結(jié)構(gòu)通過無線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)，智能網(wǎng)絡(luò)，寬帶智能綜合數(shù)字網(wǎng)絡(luò)等匯集信息，傳給融合中心進行融合。除了自然(物理)信息外，信息融合技術(shù)還融合社會類信息，以語言文字為代表，涉及到大規(guī)模漢語資料庫、語言知識的獲取理論與方法、機器翻譯、自然語言解釋與處理技術(shù)等，信息融合采用分形、混沌、模糊推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)學和物理的理論及方法。它的發(fā)展方向是對非線性、復雜環(huán)境因素的不同性質(zhì)的信息進