網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議問(wèn)題??


傳感器網(wǎng)絡(luò)受到的安全威脅和移動(dòng)ad?hoc網(wǎng)絡(luò)所受到的安全威脅不同，所以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制不適合此領(lǐng)域，需要開(kāi)發(fā)針對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的專(zhuān)門(mén)協(xié)議。??


一種思想是從維護(hù)路由安全的角度出發(fā)，尋找盡可能安全的路由以**網(wǎng)絡(luò)的安全。文獻(xiàn)[1]指出，如果路由協(xié)議被破壞導(dǎo)致傳送的消息被篡改，那么對(duì)于應(yīng)用層上的數(shù)據(jù)包來(lái)說(shuō)沒(méi)有任何的安全性可言。文中介紹了一種方法叫“有安全意識(shí)的路由”（SAR），其思想是找出真實(shí)值和節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系，然后利用這些真實(shí)值去生成安全的路由。該方法解決了兩個(gè)問(wèn)題，即如何**數(shù)據(jù)在安全路徑中傳送和路由協(xié)議中的信息安全性。文中假設(shè)兩個(gè)軍官利用按需距離矢量路由(Ad?Hoc?On?Demand?Distance?Vector?Routing，AODV)協(xié)議通過(guò)ad?hoc網(wǎng)絡(luò)來(lái)通信，他們的通信基于Bell-La安全模型（PadulaBell-La?Padula?Confidentiality?Model）?[2]，這種模型中，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的安全等級(jí)達(dá)不到要求時(shí)，其就會(huì)自動(dòng)的從路由選擇中退出以**整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由安全。文獻(xiàn)[3]指出，可以通過(guò)多徑路由算法改善系統(tǒng)的穩(wěn)健性（robustness），數(shù)據(jù)包通過(guò)路由選擇算法在多徑路徑中向前傳送，在接收端內(nèi)通過(guò)前向糾錯(cuò)技術(shù)得到重建。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器的數(shù)量眾多并且功能有限，移動(dòng)ad?hoc網(wǎng)絡(luò)中的路由方案不能直接應(yīng)用到無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，所以該文給出了一種網(wǎng)狀多徑路由協(xié)議。此協(xié)議中應(yīng)用了選擇性向前傳送數(shù)據(jù)包和端到端的前向糾錯(cuò)解碼技術(shù)，配合適合傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)狀多徑搜索機(jī)制，能減少信號(hào)開(kāi)支（**ing?overhead），簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，增大系統(tǒng)的吞吐量，相對(duì)數(shù)據(jù)包復(fù)制或者有限泛洪法來(lái)說(shuō)，這種方法消耗更少的系統(tǒng)資源(比如信道帶寬和電能)。??


另一種思想是把著重點(diǎn)放在安全協(xié)議方面，在此領(lǐng)域也出現(xiàn)了大量的研究成果。在文獻(xiàn)[4]中，作者假定傳感器網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)是為高級(jí)政要人員提供安全保護(hù)的，提供一個(gè)安全解決方案將為解決這類(lèi)安全問(wèn)題帶來(lái)一個(gè)普適的模型。在具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，先假定基站總是正常工作的，并且總是安全的，滿(mǎn)足必要的計(jì)算速度、存儲(chǔ)器容量，基站功率滿(mǎn)足加密和路由的要求；通信模式是點(diǎn)到點(diǎn)，通過(guò)端到端的加密**了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕簧漕l層總是正常工作。基于以上前提，典型的安全問(wèn)題可以總結(jié)為：??


（1）信息被非法用戶(hù)截獲；??


（2）一個(gè)節(jié)點(diǎn)遭破壞；??
（3）識(shí)別偽節(jié)點(diǎn)；??
（4）如何向已有傳感器網(wǎng)絡(luò)添加合法的節(jié)點(diǎn)。??
大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性管理??


這個(gè)問(wèn)題實(shí)質(zhì)上就是沒(méi)有無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)查詢(xún)問(wèn)題。較簡(jiǎn)單的資源查詢(xún)方式是全局泛洪法，但是對(duì)于資源有限的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)不適用，因此在設(shè)計(jì)工作中應(yīng)該盡量避免使用全局泛洪法。擴(kuò)展環(huán)搜索法（expanding?ring?search）用增加生存時(shí)間（Time-To-Live，?TTL）的方式重復(fù)泛洪，這種方式和由此派生出來(lái)的方式也不適合無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)。在改善泛洪法的效率方面，文獻(xiàn)[6]中提出的方案是通過(guò)減少查詢(xún)每個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)的多余消息去減少泛洪法固有的冗余，在沒(méi)有出現(xiàn)明顯的冗余情況下，這種方案對(duì)提高效率沒(méi)有太多貢獻(xiàn)。在ad?hoc網(wǎng)絡(luò)中，查詢(xún)節(jié)點(diǎn)是通過(guò)基于簇（clusters）和界標(biāo)（landmarks）的層次表來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種方式需要在節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置復(fù)雜的協(xié)調(diào)機(jī)制，當(dāng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)或者簇頭（cluster-head）或界標(biāo)失敗時(shí)，層次表需要重新配置。而且，通常簇頭會(huì)成為一個(gè)瓶頸，所以我們通常避免這種分層次的協(xié)調(diào)表，也避免使用簇頭。??


GLS[7]中提出的技術(shù)是基于一種所有節(jié)點(diǎn)都已知的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格圖。節(jié)點(diǎn)使用位置服務(wù)器保存它們的位置，并用一種基于ID號(hào)的算法去更新它們的位置，當(dāng)節(jié)點(diǎn)尋找*ID號(hào)的節(jié)點(diǎn)位置時(shí)，也用這種算法去服務(wù)器尋找目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置。對(duì)于知道網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格圖和它們自己的位置并且知道目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)的節(jié)點(diǎn)，這種方法是一個(gè)好方法。??


文獻(xiàn)[8]中介紹了一種針對(duì)大規(guī)模移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的查詢(xún)方法，這種方法借用了小世界（small?worlds）的概念，利用節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性去提高查詢(xún)效率，并引入了關(guān)聯(lián)（contacts）的概念。其工作原理是首先在相鄰節(jié)點(diǎn)間建立關(guān)聯(lián)，當(dāng)它們移動(dòng)時(shí)，再關(guān)聯(lián)新的相鄰節(jié)點(diǎn)，這樣提高了查詢(xún)的效率。與傳統(tǒng)的路由查詢(xún)方式不同，這種設(shè)計(jì)基本目標(biāo)不是去優(yōu)化路由或者響應(yīng)延時(shí)，而是去減少通信的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，這一點(diǎn)在能量受限的環(huán)境中非常重要，特別是對(duì)于傳感器數(shù)量眾多的網(wǎng)絡(luò)中的一次性查詢(xún)(通信的生存時(shí)間很短)。文中給出的協(xié)議是可升級(jí)的（scalable）、自動(dòng)配置的，非常適應(yīng)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性要求。仿真結(jié)果顯示它比邊緣泛洪法提高效率60-70％，比泛洪法提高效率80-90％，比擴(kuò)展環(huán)搜索法則有更大的改善。??


針對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的分布式定位，文獻(xiàn)[9]比較了三種定位算法：ad?hoc、魯棒定位、N跳多向法（N-hop?multilateration）。具體選擇哪種算法要取決于某些網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，比如差錯(cuò)分布和連通性等。??
什么是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)?
??
????無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)作為計(jì)算、通信和傳感器三項(xiàng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)。由于近來(lái)微型制造的技術(shù)、通訊技術(shù)及電池技術(shù)的改進(jìn),促使微小的傳感器可具有感應(yīng)、無(wú)線(xiàn)通訊及處理信息的能力。此類(lèi)傳感器不但能夠感應(yīng)及偵測(cè)環(huán)境的目標(biāo)物及改變,并且可處理收集到的數(shù)據(jù),并將處理過(guò)后的資料以無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)姆绞剿偷綌?shù)據(jù)收集中心或基地臺(tái)。這些微型傳感器通常由傳感部件、數(shù)據(jù)處理部件和通信部件組成,隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。借助于節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置的形式多樣的傳感器測(cè)量所在周邊環(huán)境中的熱、紅外、聲納、雷達(dá)和地震波信號(hào),從而探測(cè)包括溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動(dòng)物體的大小、速度和方向等眾多我們感興趣的物質(zhì)現(xiàn)象。在通信方式上,雖然可以采用有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)、紅外和光等多種形式,但一般認(rèn)為短距離的無(wú)線(xiàn)低功率通信技術(shù)較適合傳感器網(wǎng)絡(luò)使用,一般稱(chēng)作無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)。?
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用?
???無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的微處理能力和無(wú)線(xiàn)通信能力使無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)有廣闊的應(yīng)用前景,以下分為五大類(lèi)加以描?


述其應(yīng)用及潛力:?
a、軍事應(yīng)用?
b、生物環(huán)境監(jiān)測(cè)?
c、健康應(yīng)用?
d、家庭應(yīng)用?
e、工業(yè)控制和監(jiān)測(cè)?
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)?


????無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)由三個(gè)主要部分組成:傳感節(jié)點(diǎn),終端節(jié)點(diǎn)(?Sink)和觀察對(duì)象。傳感節(jié)點(diǎn)散布在觀察區(qū)域內(nèi)采集與觀察對(duì)象相關(guān)的數(shù)據(jù),并將協(xié)同處理后的數(shù)據(jù)傳送到Sink。Sink可以通過(guò)Internet或通信衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)與任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)通信。?
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位機(jī)制
????關(guān)于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位問(wèn)題分為兩類(lèi)，一類(lèi)是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)自身傳感器節(jié)點(diǎn)的定位，另一類(lèi)是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)外部目標(biāo)的定位。本文主要討論前者。


????節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)確地進(jìn)行自身定位是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的重要條件。由于節(jié)點(diǎn)工作區(qū)域或者是人類(lèi)不適合進(jìn)入的區(qū)域，或者是敵對(duì)區(qū)域，傳感器節(jié)點(diǎn)有時(shí)甚至需要通過(guò)*行器拋撒于工作區(qū)域，因此節(jié)點(diǎn)的位置都是隨機(jī)并且未知的。然而在許多應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)所采集到的數(shù)據(jù)必須結(jié)合其在測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)的位置信息才有意義，否則，如果不知道數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的地理位置，數(shù)據(jù)就失去意義。除此之外，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自身的定位還可以在外部目標(biāo)的定位和追蹤以及提高路由效率等方面發(fā)揮作用。因此，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的自身定位對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)有重要的意義。


????獲得節(jié)點(diǎn)位置的一個(gè)直接想法是利用**定位系統(tǒng)(GPS)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是，在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用GPS來(lái)獲得所有節(jié)點(diǎn)的位置受到價(jià)格、體積、功耗以及可擴(kuò)展性等因素限制，存在著一些困難。因此目前主要的研究工作是利用傳感器網(wǎng)絡(luò)中少量已知位置的節(jié)點(diǎn)來(lái)獲得其他未知位置節(jié)點(diǎn)的位置信息。已知位置的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)作錨節(jié)點(diǎn)，它們可能是被預(yù)先放置好的，或者采用GPS或其他方法得知自己的位置。未知位置的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)作未知節(jié)點(diǎn)，它們需要被定位。錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身位置建立本地坐標(biāo)系，未知節(jié)點(diǎn)根據(jù)錨節(jié)點(diǎn)計(jì)算出自己在本地坐標(biāo)系里的相對(duì)位置。


????根據(jù)具體的定位機(jī)制，可以將現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)自身定位方法分為兩類(lèi)：基于測(cè)距的(Range-based)方法和不基于測(cè)距的(Range-free)方法[6]。基于測(cè)距的定位機(jī)制需要測(cè)量未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)之間的距離或者角度信息，然后使用三邊測(cè)量法、三角測(cè)量法或較大似然估計(jì)法計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的位置。而不基于測(cè)距的定位機(jī)制*距離或角度信息，或者不用直接測(cè)量這些信息，僅根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連通性等信息實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的定位。
位移傳感器的典型應(yīng)用
位移傳感器種類(lèi)較多，目前市場(chǎng)熱銷(xiāo)的產(chǎn)品（工業(yè)級(jí)）就有：電位器原理直線(xiàn)位移傳感器、拉繩式位移傳感器、磁致伸縮位移傳感器、LVDT位移傳感器、電渦流位移傳感器、光柵尺與磁柵尺位移傳感器等。其應(yīng)用范圍也非常廣泛，較主要的是機(jī)械設(shè)備行業(yè)與汽車(chē)領(lǐng)域，除此之外，在建筑、交通、冶金、礦業(yè)、環(huán)保、醫(yī)療、化工與科研實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域也有不錯(cuò)的市場(chǎng)。

常用位移傳感器分類(lèi)表


位移傳感器在機(jī)械設(shè)備行業(yè)中的應(yīng)用


機(jī)械設(shè)備制造與加工行業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。隨著社會(huì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備制造技術(shù)漸漸趨于沒(méi)落，智能化設(shè)備制造技術(shù)作為主力軍為經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展提供源源不斷的新動(dòng)力。位移傳感器在智能化機(jī)械設(shè)備中主要用于位移測(cè)量與位置定位；也可以通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)指示程度，例如LVDT位移傳感器、電渦流傳感器在特殊機(jī)械設(shè)備中的振動(dòng)、漲差或者偏心性能監(jiān)測(cè)，可在設(shè)備出現(xiàn)異常狀況時(shí)提前預(yù)警并傳輸給控制系統(tǒng)做出相應(yīng)的關(guān)聯(lián)操作；還可以用作限位傳感器、速度或者加速度的測(cè)量、計(jì)數(shù)器等。


位移傳感器是自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備控制系統(tǒng)不可缺少的一部分，傳感器性能的優(yōu)劣直接決定了設(shè)備控制效果的好壞。較經(jīng)典應(yīng)用就是位移傳感器在電液伺服控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過(guò)內(nèi)置或者外置位移傳感器，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)液壓缸氣缸的活塞位置，將其轉(zhuǎn)換為成比例關(guān)系的電信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)修正與運(yùn)算后在傳輸給設(shè)備驅(qū)動(dòng)器與執(zhí)行器，完成閉環(huán)控制操作。


位移傳感器在汽車(chē)制造業(yè)中的應(yīng)用


汽車(chē)行業(yè)是智能化、集成化程度較高的特殊產(chǎn)業(yè)，傳感器技術(shù)在此領(lǐng)域的應(yīng)用歷久而彌新，各種各樣微型化、多功能化、集成化和智能化傳感器是汽車(chē)或者汽車(chē)加工設(shè)備不可缺少的重要零配件。


位移傳感器在汽車(chē)領(lǐng)域的主要應(yīng)用是對(duì)汽車(chē)零部件的尺寸檢測(cè)與組裝中的位置定位。為了滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)的高精準(zhǔn)的檢測(cè)，LVDT位移傳感器等高精度傳感器已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在汽車(chē)的零部件加工、發(fā)動(dòng)機(jī)制造、整車(chē)廠的沖壓、涂裝、焊裝、總裝等自動(dòng)化生產(chǎn)中的各種位置檢測(cè)。


位移傳感器在電子制造業(yè)中的應(yīng)用


消費(fèi)電子類(lèi)產(chǎn)品的普及使電子制造業(yè)得到了迅速發(fā)展。在電子制造生產(chǎn)線(xiàn)，無(wú)論是自動(dòng)化生產(chǎn)流水線(xiàn)、工業(yè)機(jī)器人、還是電子元件的在線(xiàn)與離線(xiàn)檢測(cè)，常常需要位移傳感器的參與。傳感器技術(shù)的進(jìn)步直接推動(dòng)了電子制造業(yè)機(jī)械設(shè)備不斷更新，更多高效率、高成品率、高安全性智能設(shè)備在電子產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，全面提升了整體行業(yè)的生產(chǎn)能力與生產(chǎn)效率。


位移傳感器在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用


工業(yè)機(jī)器人性能的提升與制造成本的降低，使現(xiàn)代化企業(yè)機(jī)器換人成為熱潮。工業(yè)機(jī)器人常需要集成大量的位移傳感器、角度傳感器、力覺(jué)傳感器、接近度傳感器等，提高機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)能力與作業(yè)精度。為了**作業(yè)人員的安全，工業(yè)機(jī)器人還需要安裝安全傳感器，在機(jī)器人感知到異常的狀況時(shí)，能夠觸發(fā)緊急停止，確保作業(yè)人員的人身安全。
位移傳感器的無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控案例
該案例使用拓普瑞GPRS-RTU無(wú)線(xiàn)采集模塊和0-5V輸出型位移傳感器，


然后使用TLINK云平臺(tái)作為遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)。


第一步、在TLINK云平臺(tái)創(chuàng)建設(shè)備


進(jìn)入www.tlink.io平臺(tái)，登錄賬號(hào)，添加設(shè)備
各參數(shù)填完成以后，點(diǎn)擊頁(yè)面下方的“創(chuàng)建設(shè)備”按鈕，即創(chuàng)建完成。


然后進(jìn)入“設(shè)置連接”，配置協(xié)議如下圖所示

第二步、配置GPRS-RTU無(wú)線(xiàn)采集模塊


將RTU進(jìn)行通電，USB配置線(xiàn)與電腦進(jìn)行連接，安裝驅(qū)動(dòng)后，打開(kāi)GPRS?RTU配置工具，


將參數(shù)按照下圖進(jìn)行配置，詳細(xì)配置說(shuō)明請(qǐng)參照GPRS?RTU使用說(shuō)明書(shū)。

第三步、接線(xiàn)


按照下圖方式進(jìn)行接線(xiàn)，接線(xiàn)方式可參照GPRS?RTU使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行

第四步、量程配置


根據(jù)位移傳感器的0-100mm的量程進(jìn)行配置，如下圖所示

所有步驟完成后，設(shè)備開(kāi)始正常工作，如下圖所示
統(tǒng)功耗問(wèn)題??


無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于特殊場(chǎng)合時(shí)，電源不可更換，因此功耗問(wèn)題顯得至關(guān)重要。??


在系統(tǒng)的功耗模型中，我們較關(guān)心的是：??


（1）?微控制器的操作模式（休眠模式、操作模式、，潛在的減慢時(shí)鐘速率等），無(wú)線(xiàn)前端的工作模式（休眠、空閑、接收、發(fā)射等）；??
（2）在每種模式中，每個(gè)功能塊的功耗量，及它與哪些參數(shù)有關(guān)；??
（3）在發(fā)射功率受限的情況下，發(fā)射功率和系統(tǒng)功耗的映射關(guān)系；??
（4）從一種操作模式轉(zhuǎn)換到另外一種操作模式(假設(shè)可以直接轉(zhuǎn)換)的轉(zhuǎn)換時(shí)間及其功耗；??
（5）無(wú)線(xiàn)調(diào)制解調(diào)器的接收靈敏度和較大輸出功率；??
（6）附加的品質(zhì)因數(shù)（如發(fā)射前端的溫漂和頻穩(wěn)度、接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)指示(RSSI)信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)等）。??


基于以上考慮，文獻(xiàn)[14]提出了一種自組織低功耗網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議i-Beans，并具體說(shuō)明了此網(wǎng)絡(luò)的功耗。比如，用一個(gè)220mAh的小紐扣電池供電，網(wǎng)絡(luò)的平均消耗電流是100μ;A，取樣率是每秒1次，則電池可以持續(xù)80天；如果抽樣率是每?jī)煞昼娨淮危骄碾娏鹘档?.92μ;A，則電池壽命可以延長(zhǎng)到13.1年。??


為了克服遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的電池工作時(shí)間短的問(wèn)題，美國(guó)Millennial?Net公司已經(jīng)將其i-Bean無(wú)線(xiàn)技術(shù)與來(lái)自新興公司Ferro?Solutions的“能量獲得（energy?harvesting）”技術(shù)結(jié)合在一起，雙方較近展示了一個(gè)靠感應(yīng)振蕩能量轉(zhuǎn)換器工作的i-Bean無(wú)線(xiàn)發(fā)射機(jī)。這種轉(zhuǎn)換器能由在50mg至100mg力作用下的28Hz至30Hz振蕩產(chǎn)生1.2mV至3.6mV的電壓，并允許在30m距離上以115Kb/s速率發(fā)送數(shù)據(jù)（無(wú)電池）。該公司還與其他公司合作開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能電池板來(lái)給無(wú)線(xiàn)傳感器供電。??


在能量?jī)?yōu)化研究方面，西安交通大學(xué)的黃進(jìn)宏等在文獻(xiàn)[15]中提出了一種基于能量?jī)?yōu)化的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)組織結(jié)構(gòu)和協(xié)議ALEP。與傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)微傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相比，ALEP更加充分地考慮到實(shí)際應(yīng)用。它將一種高效能量控制算法引入組網(wǎng)協(xié)議，提高了網(wǎng)絡(luò)的能量利用率，顯著延長(zhǎng)了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的生命周期，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的健壯性。通過(guò)對(duì)ALEP協(xié)議進(jìn)行OPNET仿真，結(jié)果顯示該協(xié)議與傳統(tǒng)模式的無(wú)線(xiàn)微傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相比，在傳送相同的數(shù)據(jù)量的條件下有更高效的能量特性和信息傳輸特性。??
位移傳感器?
位移傳感器又稱(chēng)為線(xiàn)性傳感器，傳感器的作用是把各種被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電量。它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。


有許多物理量（例如壓力、流量、加速度等）在轉(zhuǎn)換過(guò)程中常常需要先變換為位移，然后再將位移變換成電量。因此位移傳感器是一類(lèi)重要的基本傳感器。在生產(chǎn)過(guò)程中，位移的測(cè)量一般分為測(cè)量實(shí)物尺寸和機(jī)械位移兩種。按被測(cè)變量變換的形式不同，位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式又可分為物性型（如自發(fā)電式）和結(jié)構(gòu)型兩種。常用位移傳感器以模擬式結(jié)構(gòu)型居多，包括電位器式位移傳感器、電感式位移傳感器、自整角機(jī)、電容式位移傳感器、電渦流式位移傳感器、霍爾式位移傳感器等。相較于模擬式位移傳感器，數(shù)字式位移傳感器的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是便于將信號(hào)直接送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這種傳感器發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛。
網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)配置和自動(dòng)康復(fù)和維持系統(tǒng)能量有效性??


無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)被布置在無(wú)人值守的環(huán)境中時(shí)，更換能源幾乎不可能，為了節(jié)約能源，發(fā)射功率要盡可能小，傳輸距離要短，節(jié)點(diǎn)間通信需要中間節(jié)點(diǎn)作為中繼。在地震救災(zāi)或者是無(wú)人*行器中，網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)配置和自動(dòng)康復(fù)功能顯得異常重要，而大規(guī)模的多跳無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可測(cè)量性（scalability）也是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)可測(cè)量性的一種方法是“分而治之（divide?and?conquer）”，或者說(shuō)是分層控制（hierarchical），即用某種簇標(biāo)準(zhǔn)將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分成簇組（clusters），在每個(gè)簇中選出一個(gè)作為簇頭（leader），它在比較高的層次上代表本簇；同樣的機(jī)制也應(yīng)用到簇頭中，使之形成一個(gè)層次，這個(gè)層次中，每個(gè)級(jí)別應(yīng)用當(dāng)?shù)乜刂疲╨ocal?control）去實(shí)現(xiàn)某個(gè)全局目標(biāo)。大多數(shù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的分類(lèi)思想認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)與地理位置無(wú)關(guān)，分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)是簇里的節(jié)點(diǎn)數(shù)量和簇間的邏輯直徑（相對(duì)于地理直徑而言）。但是，當(dāng)簇頭（cluster?leader）和簇內(nèi)其它節(jié)點(diǎn)間的鏈路很長(zhǎng)，相鄰簇間地理位置交迭很大，且不同的簇間路由消息載荷（routing?traffic?load）不平衡時(shí)，一個(gè)非簇頭（non-leader）節(jié)點(diǎn)和它的簇頭節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)它們之間僅有的長(zhǎng)鏈路通信將要消耗更多的能量，并且相鄰簇間的并行通信沖突頻發(fā)，簇間能量消耗不平衡，由此帶來(lái)的結(jié)果是網(wǎng)絡(luò)的壽命和通信質(zhì)量與有效性都大幅減小。因此，為了節(jié)約能量和改善通信質(zhì)量和有效性，在設(shè)計(jì)簇算法時(shí)，簇的地理半徑應(yīng)該考慮。文獻(xiàn)[10]提出，在傳感器節(jié)點(diǎn)內(nèi)用一種簡(jiǎn)單的細(xì)胞聚類(lèi)結(jié)構(gòu)去構(gòu)成路由協(xié)議，這樣可以維持一種可測(cè)量的能量有效的系統(tǒng)，其關(guān)鍵的問(wèn)題是使這種細(xì)胞簇結(jié)構(gòu)具有自動(dòng)康復(fù)性。作者針對(duì)大規(guī)模多跳傳感器網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)配置和自動(dòng)康復(fù)提出了一種分布式算法，這種算法可以**網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在二維空間里自動(dòng)配置成細(xì)胞簇結(jié)構(gòu)，其細(xì)胞單元有緊湊的地理半徑，細(xì)胞單元之間的交疊也很小。這種結(jié)構(gòu)在各種擾動(dòng)下是自動(dòng)康復(fù)的，比如節(jié)點(diǎn)加入、離開(kāi)、死亡、移動(dòng)、被敵方捕獲等。文獻(xiàn)[11]給出了一種針對(duì)簇的分布式算法LEACH，它是通過(guò)全局上重復(fù)簇操作來(lái)處理擾動(dòng)的，但這種算法既不能**系統(tǒng)中簇的定位也不能**簇的數(shù)量。文獻(xiàn)[12]給出了另外一種簇算法，它僅考慮了簇的邏輯半徑，而不考慮地理半徑，當(dāng)簇間存在比較大的交迭時(shí)，這種方法會(huì)降低無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)挠行浴Ａ硗猓目祻?fù)不在本地處理，而是依賴(lài)于消息在整個(gè)系統(tǒng)中的多次循環(huán)。文獻(xiàn)[13]中給??
出了一種基于訪問(wèn)的簇算法，這種算法注重簇的穩(wěn)定性，不考慮簇的大小，要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有**定位系統(tǒng)（GPS）的支持。??

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)??


1、?無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)包括了大面積的空間分布??


比如在軍事應(yīng)用方面，可以將無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)部署在戰(zhàn)場(chǎng)上跟蹤敵人的軍事行動(dòng)，智能化的終端可以被大量地裝在宣傳品、子彈或炮彈殼中，在目標(biāo)地點(diǎn)撒落下去，形成大面積的監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)。??


2、?能源受限制??


網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電源是有限的，網(wǎng)絡(luò)大多工作在無(wú)人區(qū)或者對(duì)人體有傷害的惡劣環(huán)境中，更換電源幾乎是不可能的事，這勢(shì)必要求網(wǎng)絡(luò)功耗要小以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的壽命，而且要盡較大可能的節(jié)省電源消耗。??


3、?網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)配置，自動(dòng)識(shí)別節(jié)點(diǎn)??


這包括自動(dòng)組網(wǎng)、對(duì)入網(wǎng)的終端進(jìn)行身份驗(yàn)證、防止非法用戶(hù)入侵。相對(duì)于那些布置在預(yù)先*地點(diǎn)的傳感器網(wǎng)絡(luò)而言，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)可以借鑒ad?hoc方式來(lái)配置，當(dāng)然前提是要有一套合適的通信協(xié)議**網(wǎng)絡(luò)在無(wú)人干預(yù)情況下自動(dòng)運(yùn)行。??


4、?網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)管理和高度協(xié)作性??


在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)處理由節(jié)點(diǎn)自身完成，這樣做的目的是減少無(wú)線(xiàn)鏈路中傳送的數(shù)據(jù)量，只有與其他節(jié)點(diǎn)相關(guān)的信息才在鏈路中傳送。以數(shù)據(jù)為中心的特性是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的又一個(gè)特點(diǎn)，由于節(jié)點(diǎn)不是預(yù)先計(jì)劃的，而且節(jié)點(diǎn)位置也不是預(yù)先確定的，這樣就有一些節(jié)點(diǎn)由于發(fā)生較多錯(cuò)誤或者不能執(zhí)行*任務(wù)而被中止運(yùn)行。為了在網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)視目標(biāo)對(duì)象，配置冗余節(jié)點(diǎn)是必要的，節(jié)點(diǎn)之間可以通信和協(xié)作，共享數(shù)據(jù)，這樣可以**獲得被監(jiān)視對(duì)象比較全面的數(shù)據(jù)。??


對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，向所有位于觀測(cè)區(qū)內(nèi)的傳感器發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求，然后將采集的數(shù)據(jù)送到*節(jié)點(diǎn)處理，可以用一個(gè)多播路由協(xié)議把消息送到相關(guān)節(jié)點(diǎn)，這需要一個(gè)一的地址表，對(duì)于用戶(hù)而言，不需要知道每個(gè)傳感器的具體身份號(hào)，所以可以用以數(shù)據(jù)為中心的組網(wǎng)方式。??


5、與移動(dòng)ad?hoc網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別??


無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)，和移動(dòng)ad?hoc網(wǎng)絡(luò)有相似點(diǎn)，但又有很多不同。移動(dòng)ad?hoc網(wǎng)絡(luò)可以用于沒(méi)有無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施存在或出于費(fèi)用和安全方面的考慮不方便設(shè)置無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的場(chǎng)合，而傳感器很多時(shí)候被布置在近地環(huán)境中，地波吸收現(xiàn)象不能被忽視，并且高密度布置的傳感器網(wǎng)絡(luò)中的多用戶(hù)接口也造成了很高的誤比特率。作為移動(dòng)通信的兩種基本組網(wǎng)模式之一，移動(dòng)ad?hoc網(wǎng)絡(luò)中的傳輸模型是典型的多對(duì)多式，而傳感器網(wǎng)中的傳輸模型更偏向于分層次模型（多對(duì)一傳輸）。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)比典型的移動(dòng)終端或手持設(shè)備有更多的資源受限要求，但對(duì)于計(jì)算的要求則是可有可無(wú)的，當(dāng)需要執(zhí)行計(jì)算任務(wù)時(shí)，如果通信成本比計(jì)算成本低，計(jì)算任務(wù)就被送到中心節(jié)點(diǎn)去執(zhí)行。??

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上海豫淞電子科技有限公司,簡(jiǎn)稱(chēng)豫淞科技（YUSONG TEST）。豫淞科技有限公司是一家致力于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)解決方案的供應(yīng)商,產(chǎn)品涉及工業(yè)測(cè)量,工業(yè)安全防護(hù),自動(dòng)化檢測(cè),物流系統(tǒng)解決方案四塊領(lǐng)域。 
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     圍繞客戶(hù)需求,以智能化,微型化,網(wǎng)絡(luò)化為方向的技術(shù)創(chuàng)新,提供**化系統(tǒng),為客戶(hù)創(chuàng)造較大**。 運(yùn)用數(shù)字信息技術(shù),打造工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),讓物質(zhì)文明充斥每個(gè)角落。

     豫淞科技堅(jiān)持以客戶(hù)至上的原則,致力成為是成為*設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)、故障診斷系統(tǒng)解決方案企業(yè)