摘要：理论上描述了无线传感器网络的特征和关键技术，并解释了其广泛的发展前景。无线传感器网络可以感知周围环境，并将收集的信息发送给数据用户。由于无线传感器网络节点具有低成本和低功耗的优点，因此可以大规模地使用它们。

关键字：无线传感器网络；数据获取

随着传感器的快速发展，集成电路和低功率射频技术，传感器节点的成本和功耗得到了有效控制，从而使传感器节点的大规模应用可能。在这种技术背景下，无线传感器网络逐渐改善，开发和成熟。

1无线传感器网络简介[1]

1.1无线传感器网络的节点组成结构

到目前为止，已经开发了四代传感器节点。在不同的应用程序上下文中，传感器节点的特定设计是不同的，但是基本结构相似。同时，传感器节点在无线传感器网络中作为数据收集器，数据传输站或类似头样节点的作用从未改变。典型的节点结构由传感器节点，信号处理电路，模拟/数字（A/D），微处理器，电池和电源管理电路，内存和射频模块等组成，如图1所示。

传感器模块用于监视目标的信息采集和数据转换。节点可以监视多个监视目标，与此同时，多个节点也可以感知监视目标。 A/D转换器将物理信号转换为数字信号，并将其传输到数据处理模块。微处理器负责协调点的每个部分的工作，通常使用嵌入式处理器。电池和电源管理提供了节点正常运行所需的能量，通常使用干电池。存储单元为数据提供临时存储服务。 RF模块由低功率，短距离无线通信模块组成，主要负责与其他节点进行通信。

1.2无线传感器网络的体系结构

如图2所示，典型的无线传感器网络架构包括传感器节点，任务管理节点和聚合节点[2]。感知区域，然后通过多跳路由将数据发送到聚集节点。聚合节点具有强大的数据传输功能，并且数据信息将通过聚合链接发送到任务管理节点以进行进一步处理。聚合链接可以是，卫星通信等。任务管理节点是数据的用户，主要负责分析和处理收集的信息。

2无线传感器网络的特征[3]

2.1有限的电源能源

无线传感器网络节点的电源方法（干电池）确定其容量非常有限。同时，无线传感器网络节点的广泛分布还决定了补充使用过程中能量的不现实性质。当功率用完时，网络节点将失去其函数，这称为节点死亡。当网络节点的死亡计数达到极限时，无线传感器网络无法形成网络传输数据，而无线传感器网络将失去其值。网络节点的能量消耗单元模块包括一个传感单元，一个处理单元和一个通信单元，该单元在该单元中消耗了大部分能量，如图3所示。

因此，随着无线传感器网络技术的开发，任何设计模型都必须基于节能和扩展的网络使用时间。

2.2有限的沟通能力

无线传感器网络的能源消耗与通信距离之间的关系是：

e = kdn（2，k表示恒定系数，d表示通信距离，并且节点的通信半径通常从30 m〜150 m处取。n的值与网络中的障碍物和电磁干扰成正比。

2.3以数据为中心

以数据为中心的意味着，在无线传感器网络中，数据用户仅关注特定网络区域中观察指标的值，而不是特定节点的数据信息。这要求无线传感器网络可以快速有效地组织每个网络节点的信息并执行融合处理，向数据用户发送有用的信息数据，并且节点的融合处理能力可以减少传输过程中的能量消耗并延长网络的生存时间。

2.4没有中心

每个节点在无线传感器网络中具有相等的状态。启动节点后，它可以自动配置参数并通过分布式算法协调对方的行为。任何节点都可以随时加入或退出网络，也可以拓扑使用。结构控制和网络协议在任何时候和任何地方都很快展开，并自动形成一个独立的多跳网络，而无需任何手动干预和预安装的网络设施。这是被称为“智能尘”的无线传感器网络的奥秘。

2.5路由方法

在无线传感器网络中，由于节点资源和其他特征有限，节点无法直接与接收器节点进行通信。因此，在实际应用中，多跳路线大多采用。

2.6移动性

无线传感器网络中的网络节点在特定领域随机传播，因此具有移动性。当安排节点位置时，它相对固定，并且网络结构不会更改。只有在某些节点死亡或新节点加入时，它才会改变。

由于价格，数量和能源消耗等资源因素有限，无线传感器网络中的网络节点的计算能力，存储容量和通信方法有限。因此，设计了有效的协议算法，并且节点的数据融合功能是无线的。传感器网络开发的主要挑战。

3个无线传感器网络的关键技术

3.1操作系统

无线传感器网络的节点是一个微型嵌入式系统，诸如UNIX之类的传统操作系统无法再满足对无线传感器网络的新需求来有效利用节点。因此，需要一个新的操作系统来满足节点资源的有效利用需求。目前，研发人员已经开发了多个适用于无线传感器网络的操作系统。主要的是由加利福尼亚大学伯克利分校开发的。其他更常见的系统包括由美国科罗拉多大学项目团队开发的开源多线程。操作系统，由UCLA网络开发的操作系统SOS和嵌入式实验室，由瑞典计算机研究所开发的多任务开源操作系统，以及由康奈尔大学开发的分布式操作系统。

3.2路由协议

路由协议在无线传感器网络中起着非常重要的作用，不仅影响了单个节点的能量消耗，还影响了整个网络的能量平衡消耗。因此，有效的路由协议不仅可以维护数据传输路径，而且可以保持某些鲁棒性。

3.3数据融合

无线传感器网络具有大量的节点，并且分布广泛，并且获得的数据信息具有很大的冗余。如果将冗余数据传输到用于集中处理的用户管理节点，则不仅会导致网络流量，还会导致数据传输过程。它也会消耗太多能量。因此，网络节点需要集成获得的数据，以实现节能的目的，同时确保信息的准确性。

3.4定位技术

无线传感器网络的节点定位技术是指确定网络中每个节点的相对或绝对地理坐标。使用此技术，无线传感器网络可以在特定领域中智能选择用于数据获取的节点。定位技术不仅可以减少无线传感器网络的能源消耗，还可以延长网络使用时间。

3.5网络安全

无线传感器网络可能会在数据收集，融合和传输过程中遇到安全威胁，例如窃听和消息修改。为了解决这些问题，无线传感器网络安全框架就机密性，完整性识别和身份验证广播提出了完整有效的机制算法。这些机制算法有效地保护了无线传感器网络的安全性。

凭借其自身的优势，无线传感器网络现在已经在军事，环境监测，太空探索和其他领域中实现了有效的利用，并显示出巨大的优势。无线传感器网络的国内研究才刚刚开始，无线传感器网络没有太多研究。但是，随着研究的加深，该理论将在国家安全和国民经济中具有更广泛的应用前景。 ，它将对整个国家的社会和经济具有巨大的战略意义。

参考

[1]阳光丝。无线传感器网络[M]。北京：大学出版社，2005年。

[2] 。基于[D]的无线传感器网络系统的研究。武汉：武汉科学技术大学，2007年。

[3] Li ， Jing，Gong 。无线传感器网络及其应用的综述[J]。成都电子机械学院杂志，2007年（3）：10-14。