无线传感网络设计报告
题目无线传感器网络安全设计
报告人
指导老师
二○一六年十二月
无线传感器网络安全技术
摘要：针对目前库在未来的几十年里，传感器网络作为首要的技术的出现给许多研究拘束人员带来了很多挑战。这些传感器网络由大量的同质节点，这些节点可以用来限制计算机的资源。现实生活中的很多应用在传感器网络的研究文献中被提出来。当传感器网络部署在一个意想不到的或敌对的环境中，安全问题成为一个重要的关注点，因为这些安全问题都来自不同类型的恶意攻击。在本文中，我们目前的关于无线传感器网络安全问题的调查、网络受到的攻击还有相应的对策以及对未来工作范围的都有了很好结论和概述。
关键字：无线传感器网络；安全；威胁；危险
1 引言
传感器网络监控物理或环境条件如温度、声音、压力、湿度等。传感器网络由大量的低功率、低成本的智能设备与极端的资源约束。每个设备是称为传感器节点,每个节点连接到一个有时几个传感器节点。它具有无线通信的能力和一些情报信号处理和数据网络。这些传感器节点通常是在各种随机方向地区收集数据、过程数据并将其传递给中央节点进行进一步处理。每个传感器节点由三个子系统组成:传感器子系统、处理子系统和通信子系统。传感器子系统用于传感环境。处理子系统用于执行当前计算数据感知和负责通信子系统与邻近的传感器节点的信息交换。
传感器网络在许多应用程序中使用。这些应用程序包括：
1)军事应用,如监测出对方是否是友好的和设备、军事影院或战场监测、核、生物和化学攻击检测。
2)环境应用程序等小气候、森林火灾探测、精确农业和洪水检测。
3)应用程序,如跟踪和健康监控，医生对在医院的病人进行药物生理数据的管理、远程监控。
4)家庭应用,如食品自动化的环境,自动抄表等。
5)环境等商业应用控制在工业办公楼和车辆跟踪和检测、库存控制、交通流监测[1]。
2 传感器节点的体系结构
传感器节点是无线传感器的重要组成部分。通过网络可以收集传感器和执行一些计算的信息和其他结果网络中连接节点沟通。
图1:传感器节点的体系结构
传感器节点由以下部分组成:
a:控制器
它是传感器节点的大脑。它的功能是控制其它部分的传感器节点。它能够处理数据执行任务。由于其低成本,灵活地连接到其他设备,方便编程和低功耗主要在传感器微控制器作为控制器比通用微控制器节点(数字信号桌面处理器,处理器)。
b .收发器
无线传输介质可以像无线电频率(RF),光学(激光)和红外通信以不同的方式。激光有优势它只需要更少的能量,但主要缺点是它大气状况更为敏感。红外是也是一个不错的选择,但它广播有限能力。所以大部分的基础是基于射频通信。收发器的主要功能能够作为发射机和接收机。
c .外部存储器
由于成本和存储容量,使用闪存。
d .电源
电源是最重要的一个单位例如单电池可能是有限的。有些支持清除设备(如太阳能电池)。
e .传感器
任何物理变化条件下,传感器硬件设备产生可测量的数据。他们通过这可测量的数据来进行ADC模拟信号的形式然后将ADC转换成数字形式。ADC传递单片机和数字形式的数据单片机处理数据和执行一些的任务。
3 无线传感器网络的安全要求
传感器网络是一种特殊类型的网络中分享一些常见典型的计算机的属性网络。在传感器网络的安全服务的目标是根据攻击者的信息和资源来保护网络。这些安全要求如下[2]:
1:数据机密性
网络数据机密性最重要的问题是网络安全。它确保给定的消息只有预先知道的收件人知道。主要的问题在传感器网络无线通道是开放的因此,通道可以让任何人使用。因此攻击者可以通过无线电获取敏感信息。因此,建立一个非常必要的安全通道网络。传感器节点可能是高度敏感的,尤其在军事方面应用程序。因此应该建立这样的传感器网络,它不应该泄漏任何相连传感器读取的数据。应用传感器身份、工业秘密应该加密和公钥很大程度上防止恶意行为，关键方法是实现保密加密数据与一个密钥,只有预期的接收者知道。密码车链(CBC)是最合适的加密传感器网络技术按TinySec[3][4]。
2 .数据完整性
攻击者可能无法窃取信息机密性。但这并不意味着数据是安全的。数据完整性保证消息从一个节点发送到另一个节点没有由于恶意或偶然的改变。例如在恶意节点可能会增加或敌对的环境包内操作数据。这个操作的新数据包发送到缩进接收器。
当操作条件范围温度、湿度、压力、光、辐射等设备工作不当，这可能会导致错误包。这些错误可能不会发现这些错误数据包转发。莫名其妙的数据包将被添加在对方的数据包里，可能导致拒绝服务(DoS)攻击,可以通过减少或消除了网络的能力来执行其预期功能[5][6]。
如果攻击者知道数据包格式,然后更严重损害安全性，可能引起修改的位置重
要的事件,这样接收器获得错误的信息。因此,安全的基本要求沟通是信息或包数据改变的沟通。以及接收者的需求知道发送方想送什么。通过使用消息完整性代码的标准方法确保数据的完整性。
3数据真实性
身份验证对于许多管理任务网络编程、决策过程等是必要的。敌人很容易注入消息,如果他知道网络中数据包的格式定义。由于这个原因,接收器接收到数据包携带虚假信息。所以有必要确保接收机用于决策过程数据正确的来源。数据包注入的典型例子是女巫攻击[7]。数据真实性保证交流的两个节点之间是真正的恶意节点
不能表现为受信任的网络节点。使用的消息身份验证代码,签名验证公钥等是保证真实性的标准方法
4 .数据新鲜度
使用网络实现连续监测或事件的方向应用程序。在连续监测应用程序中,每个传感器节点定期对基站和事件的方向应用程序转发其接受的数据,一旦事件发生时,节点报基站。在连续监视应用程序等在医院的应用程序中,需要采取新的数据必要的预防措施。数据达到水槽节点或基站在某个阈值不是有用的中的信息进行进一步的处理,因为它不是有效的。攻击者收到一个数据包从一个网络,然后回放一段时间后到网络。一个典型的例子就是虫洞在无线网络的攻击[8]。
而非机密性和数据完整性,每个新鲜的消息需要保证。数据新鲜度意味着的数据是最近的一次,确保没有攻击者可以重播旧的消息。数据新鲜度是确保通过时间戳即接收节点可以比较自己的时间钟的时间戳和检查是否包是否新鲜即有效，但是因为这是一个开销，每次数据转发收到的时间戳数据包必须检查。
5 .可用性
由于多余的计算和通信,传感器节点可能会耗尽电池供电而不可用。敌人可能干扰通信使传感器节点不可用,从而导致的网络安全退化导致DoS。
确保所需的网络可用性要做到服务可用,即使在没有服务攻击[9]的情况下。
6 .自组织
自组织系统安排的财产组件,在有目的的或随机的元素在适当的条件下但没有由任何代理或控制子系统的内部或外部这个系统。许多不同类型的传感器节点放置在一个异构和有些敌意环境，因此没有固定的基础设施用于传感器网络。
自组织的基础是一项具有挑战性的任务,因为在这个网络有限的能源中资源可用。自我组织确保的分解网络连接,重叠集群有界的大小。分布式传感器网络必须自我组织支持种路由,进行关键管理和传感器之间建立信任关系,否认反对,隐瞒,丢弃[10]。
7 .不可抵赖性
不可抵赖性讲述数据包的来源。来源证明身份验证数据包的过程。不可抵赖性给权威来源发送一个数据包。
4 针对网络安全攻击采取的措施
威胁模式
计算机安全威胁可能是危险的原因可能危害到系统。区别根据卡洛夫,可以分为以下类别的威胁。
1. Mote-class攻击和笔记本类攻击。在mote-class攻击,敌人可以访问传感器具有类似功能的网络节点。相比之下,在笔记本类攻击者可能的攻击获得更强大的设备如笔记本电脑或者他们的具有更大的传输范围,处理能力。
2. 攻击和专业技术人员的攻击在局外人的攻击,敌人没有特殊访问权，传感器网络和节点不属于一个网络。内幕攻击发生时传感器网络已经授权的参与者
严重的行为在意外或未经授权的方式。这些攻击是难以检测。
3.被动和主动攻击在前一种情况中,有偷听或监控数据包交换在WSN在主动攻击攻击者添加一些修改或创建一个假的流基础上[11]。
攻击
攻击被定义为任何试图破坏,暴露,改变,偷窃或未经授权地访问服务。传感器网
络是脆弱,因为传感器节点部署是一个异构的方式,他们不是身体上的保护。
可以广泛攻击计算机系统或网络分类如下:
1.中断是一种攻击的可用性。例如网络恶意代码插入网络，潜在的破坏网络。
2.拦截攻击保密传感器网络可以被黑客攻击者获得未授权访问传感器节点。一个攻击者可以通过拦截的消息定位节点，包含传感器节点的物理位置，从而摧毁他们。
3.修改是对完整性的攻击，也可以导致未经授权的用户访问数据。攻击者的主要目的是混淆或误导当事人参与沟通。
4.制造是身份验证的攻击，攻击者注入假的不正确的数据信息到用户信息环境[12][13]。一些主要的攻击，攻击每一层的传感器网络与保护对策如下[14][15][16]。
A.物理层
1)干扰:
这是其中一个DoS攻击,攻击者由于接口的通信频率网络中断的操作。干扰攻击在WSN分为:不断干扰攻击导致破坏包传输时,需要一个重要的的能量,一个假信息干扰机发送一个常数流的字节到网络使它看起来像一个合法的传输,一个随机干扰机随机交替睡眠和干扰来节约能源和活性之间的关系干扰传输干扰信号。各种形式的扩展频谱技术等跳频和代码使用频谱防御干扰。在跳频传输时,所有通信节点保持跳跃序列。在这里,如果干扰机观察传输,他可以跳频序列,从而跳可以非常快。光谱技术需要更多代码设计复杂性和能量,因此使用的代码需要网络频谱限制。
2)篡改或破坏:
攻击者篡改是一个物理攻击可以访问到传感器节点，攻击者可能会添加一些相同的传感器节点的信息到传感器网络领域。这是由于数量的传感器节点分布在大面积范围上，它无法控制访问所有其它的节点。
这种攻击的防御机制包括防毒节点的物理方案
1. 自我毁灭,当有人访问传感器节点的物理节点拿出他们的记忆内容从而防止
泄漏的信息。
2.断层tolerant-protocols-The协议设计的基础上应该是有弹性的网络正常工作,即使有些节点移除网络。
3)女巫攻击:
女巫攻击一般发生在更高的层次等链接层和网络层,但它是物理层的基础。这种攻击下，敌人引入了一个恶意节点通过影响任何合法传感器节点进入网络。使用这种攻击,攻击者作为一个单独的节点多重身份的其他节点网络。女巫攻击通常是在更高的层次，他们的起源来自物理层。一个可以解决这个号码的节点对网络的攻击者制作新的身份。
B.数据链路层
数据链路层用来实现点对点和点对多点连接在的通信网络。它可以处理数据帧检测、访问和媒介传输错误。攻击数据链路层类型:
1)碰撞:
碰撞发生在在相同的频率两个节点传输数据时。当包碰撞,一个小变化将发生在数据部分包导致一个错误的校验包和数据包然后将作为无效和丢弃传输的数据包。
这种攻击可以解决通过使用错误校正码合并的数据包。但这段代码需要更大的计算复杂度和额外的处理。
2)疲劳:
在这种攻击中,攻击者不断干扰两个节点之间的通信和源节点持续转播，导致破坏传感器节点的能量水平。
完善防御限制服务攻击速度，限制适用于MAC承认控制网络，可以忽略过度要求节约能源造成的重复传播。第二个解决方案是使用多路分时复用。每个节点有一个时间段,即如果一个节点重新传输消息通过阈值节点标识下自己。
3)不公平:
这种攻击是部分DoS攻击。重复应用这些疲惫和碰撞,攻击者可能会导致不公平的网络。攻击者降低了性能导致其它节点错过它们传播的最后时间。这种攻击的解决方案使用小帧,这样任何节点捕获通信
仅要较小的持续时间。
4)询问:
为了缩小隐藏节点问题,许多媒体访问使用双向request-tosend控制层实现和清除发送连接。攻击者可以一再无视RTS数据包，发送到目标节点CTS重播数据包，可以和防攻击目标节点的网络链接。一种技术来克服这种攻击，在接受相同的连接可以限制自己身份即会接受固定数量的一个特定的节点连接相同的身份。
5)女巫攻击:
有两个女巫攻击如下:数据聚合:一个节点是不止一个身份的网络可能会成为漏洞。它减少了带宽的消息传输的能耗网络的要求。
投票:投票只不过是首选的任务。在一个网络，很多MAC协议使用投票支持选择一个更好的链接从池中可用的链接传播。任何投票根据攻击者身份的数量，敌人可以确定的结果。目前主要的防御女巫攻击是收音机资源依赖的假设测试，任何物理设备只有一个收音机。如果一个节点想确认所有邻国是女巫的身份,然后它可以分配的n邻国不同的通道播放一些消息。然后,它可以听任何通道和发现的邻居c .网络层
网络层负责指定一般分配的地址和将当前的数据包转发出去。网络层包括的攻击以下几点:
1)欺骗和改变路由信息:
由节点之间的信息交换时和扰乱交通网络中敌人可以恶搞,改变或重路。攻击者可能成功创建路由迴圈,吸引或排斥网络流量的选择节点,生成假消息,分区网络。一个典型的防御欺骗和变更附加消息与消息身份验证代码(MAC)验证消息是否有帮助被欺骗或改变有关。
1)错误:
这是更激烈的攻击中,攻击者增加了一些恶意节点。发送数据包的路由错误方向导致数据包都送不到的目的地。为了克服这个受害者节点可以预定到睡眠模式。在一段时间内,如果该节点越来越泛滥任何有用的信息都将被屏蔽。
2)互联网Smurf攻击:
在这种攻击中,攻击者窃取受害者节点和广播网络中地址。也严重减少之后的所有回放到受害者节点。这种类型的攻击可以通过调度处理容易进入睡眠模式一些时间。
3)女巫攻击:
在女巫攻击中,一个节点提供一个以上的身份这些女巫节点网络即给的错觉它们的存在在不同的地理位置。一个人可以使用独特的为每个节点共享的对称密钥基站作为女巫攻击的防御。实际上没有有效的解决方案来克服从女巫攻击网络层。
4)坑:
在天坑攻击中,攻击者试图刺激几乎所有交通组成节点即它阻止了基站获取完整和正确的信息。天坑的防御攻击是使用地方路由协议的拓扑构造，只使用本地化信息和交通路由通过基本节点的物理位置。
5)选择性转发/黑洞攻击(忽视和贪婪):
网络是基于假设的所有节点
该网络将准确地接收消息。一个对手可能会增加网络中的恶意节点来拒绝某些消息转发,他们没有进一步传播。这种攻击的目标包括自己的实际数据路径流动。这也是称为黑洞攻击如果他们所有的数据包下降，他们不提出任何数据包接收解决方案，这些解决方案是使用多条路径来发送数据,或者使用隐式确认确保数据包转发时发送。
6)虫洞攻击:
虫洞攻击是一个主要的攻击。它接收数据包在网络和隧道网络另一个节点中。这通常是由一个在两个合法的恶意节点转发数据节点。在虫洞攻击,敌人给两个遥远节点的产生错觉,他们相互接近他可以收集和操作网络流量。虫洞攻击负责增加路由竞赛条件。解决这个问题的方案是设计路由协议,避免例如Geo -路由竞态条件路由协议的拓扑是基于局部信息和交互[18]。
7)HELLO泛洪攻击:
泛洪袭击中,一台笔记本电脑类攻击者可以发送路由与大型广播范围或其他信息导致网络中每个节点认为对手邻国和假设中的包无线电发送方的范围。这种攻击的目标使虫洞攻击广播虫洞。
对策针对这种攻击是双向性验证只要选择一个路径的链接。还一个可以使用身份验证过程避免这些呢攻击。
d .传输层
以下威胁出现在传输层:
1)泛洪:
在这个敌人多次创建新连接请求，直到资源达到最大限度，这进一步合法请求将被忽略。这问题是最小化通过解决一个谜题联系客户,同时展示其承诺连接。
2)De-synchronization:
De-synchronization指的中断通信协议通过改变序号
的包。通过不断欺骗消息发送到一个或两个端点和维持适当的时间,一个对手终点交换任何有用的信息。这会导致节点网络巨大能量损失。从这个攻击,克服的数据包
主机之间的沟通应该验证包括所有控制
在传输数据包报头字段
5 结论
网络的安全是最具挑战性的因素。设计强有力的协议基础上是非常困难的。如
果一个人试图集中注意力在一个特定的
问题如身份验证或保密虽然设计可用性
等问题,数据新鲜会受到影响。在传感器网
络需要提供安全的数据。在本文中,我们研
究了安全措施方案。在未来的一个可能提
供一些攻击我们的新对策研究了。
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南京航空航天大学 硕士学位论文 基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现 姓名：耿长剑 申请学位级别：硕士 专业：电路与系统 指导教师：王成华 20090101
南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络，已成为当前无线通信领域研究的热点。 随着生活水平的提高，环境问题开始得到人们的重视。传统的环境监测系统由于传感器成本高，部署比较困难，并且维护成本高，因此很难应用。本文以环境温度和湿度监控为应用背景，实现了一种基于无线传感器网络的监测系统。 本系统将传感器节点部署在监测区域内，通过自组网的方式构成传感器网络，每个节点采集的数据经过多跳的方式路由到汇聚节点，汇聚节点将数据经过初步处理后存储到数据中心，远程用户可以通过网络访问采集的数据。基于CC2430无线单片机设计了无线传感器网络传感器节点，主要完成了温湿度传感器SHT10的软硬件设计和部分无线通讯程序的设计。以PXA270为处理器的汇聚节点，完成了嵌入式Linux系统的构建，将Linux2.6内核剪裁移植到平台上，并且实现了JFFS2根文件系统。为了方便调试和数据的传输，还开发了网络设备驱动程序。 测试表明，各个节点能够正确的采集温度和湿度信息，并且通信良好，信号稳定。本系统易于部署，降低了开发和维护成本，并且可以通过无线通信方式获取数据或进行远程控制，使用和维护方便。 关键词：无线传感器网络，环境监测，温湿度传感器，嵌入式Linux，设备驱动
Abstract Wireless Sensor Network, a new intelligent control and monitoring network combining sensor technology with computer and communication technology, has become a hot spot in the field of wireless communication. With the improvement of living standards, people pay more attention to environmental issues. Because of the high maintenance cost and complexity of dispose, traditional environmental monitoring system is restricted in several applications. In order to surveil the temperature and humidity of the environment, a new surveillance system based on WSN is implemented in this thesis. Sensor nodes are placed in the surveillance area casually and they construct ad hoc network automatieally. Sensor nodes send the collection data to the sink node via multi-hop routing, which is determined by a specific routing protocol. Then sink node reveives data and sends it to the remoted database server, remote users can access data through Internet. The wireless sensor network node is designed based on a wireless mcu CC2430, in which we mainly design the temperature and humidity sensors’ hardware and software as well as part of the wireless communications program. Sink node's processors is PXA270, in which we construct the sink node embedded Linux System. Port the Linux2.6 core to the platform, then implement the JFFS2 root file system. In order to facilitate debugging and data transmission, the thesis also develops the network device driver. Testing showed that each node can collect the right temperature and humidity information, and the communication is stable and good. The system is easy to deploy so the development and maintenance costs is reduced, it can be obtained data through wireless communication. It's easy to use and maintain. Key Words: Wireless Sensor Network, Environment Monitoring, Temperature and Humidity Sensor, Embedded Linux, Device Drivers
无线传感器网络试题 库1
《无线传感器网络》 一、填空题（每题4分，共计60分） 1.传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2.传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知 信息 3、 3.无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4.无线通信物理层的主要技术包括：介质选择、频段选取、调制技术、扩频 技术 5.扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种：直接序列扩频、跳 频、跳时、宽带线性调频扩频 6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路 径加强阶段 7.无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为 中心的网络、应用相关的网络 8.无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同 步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术 9.IEEE 802.15.4标准主要包括：物理层。介质访问控制层 10.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据 库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 11.数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识 别、情况评估和预测 12.无线传感器网络可以选择的频段有：_800MHz___915M__、2.4GHz、___5GHz
13.传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14.传感器网络的安全问题：(1) 机密性问题。 (2) 点到点的消息认证问题。 (3) 完整性鉴别问题。 15.802.11规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为 28 s a)、点协调功能帧间间隔PIFS长度是 SIFS 加一个时隙(slot)长度，即 78 s b)分布协调功能帧间间隔DIFS ，DIFS长度=PIFS +1个时隙长度，DIFS 的长度为 128 s 16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 17.802.11网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容包括 了：接入速率、工作信道、认证加密方法、网络访问权限等 18.传感器是将外界信号转换为电信号的装置，传感器一般由敏感元件、转换 元件、转换电路三部分组成 19.传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四 部分组成 20.物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构 造一个覆盖万物的网络。RIFD无线识别、嵌入式系统技术、能量供给模块和纳米技术列为物联网关键技术。 二、基本概念解释（每题5分，共40分） 1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制:
无线传感器网络的特点 大规模网络 为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，传感器节点数量可能达到成千上万，甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义：一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内，如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测，需要部署大量的传感器节点；另一方面，传感器节点部署很密集，在一个面积不是很大的空间内，密集部署了大量的传感器节点。 传感器网络的大规模性具有如下优点：通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比；通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度，降低对单个节点传感器的精度要求；大量冗余节点的存在，使得系统具有很强的容错性能；大量节点能够增大覆盖的监测区域，减少洞穴或者盲区。 自组织网络在 传感器网络应用中，通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方。传感器节点的位置不能预先精确设定，节点之间的相互邻居关系预先也不知道，如通过飞机播撒大量传感器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。在传
感器网络使用过程中，部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失效，也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中，这样在传感器网络中的节点个数就动态地增加或减少，
从而使网络的拓扑结构随之动态地变化。传感器网络的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。动态性网络传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变：①环境因素或电能耗尽造成的传感器节点出现故障或失效；②环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化，甚至时断时通；③传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性；④新节点的加入。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化，具有动态的系统可重构性。 可靠的网络 传感器网络特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域，传感器节点可能工作在露天环境中，遭受太阳的暴晒或风吹雨淋，甚至遭到无关人员或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署，如通过飞机撒播或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固，不易损坏，适应各种恶劣环境条件。由于监测区域环境的限制以及传感器节点数目巨大，不可能人工“照顾每个传感器节点，网络的维护十分困难甚至不可维护。传感器网络的通信保密性和安全性也十分重要，要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息。因此，传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。
无线网络技术发展趋势文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
无线网络技术发展趋势所谓无线网络，既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术，与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份。 随着3G时代无线应用的日渐丰富，以及无线终端设备的层出不穷，对于无线网络，尤其是基于技术标准的Wi-Fi无线网络，在产品技术应用逐渐成为市场主流应用的当下，基于Wi-Fi技术的无线网络不但在带宽、覆盖范围等技术上均取得了极大提升，同时在应用上，基于Wi-Fi无线应用也已从当初“随时、随地、随心所欲的接入”服务转变成车载无线、无线语音、无线视频、无线校园、无线医疗、无线城市、无线定位等诸多丰富的无线应用。 在某种意义上，Wi-Fi无线网络已不再仅仅只是2000年左右所承担“作为有线网络的一种延伸”的吴下阿孟，“取代有线”已不再只是梦想。 推动无线网络市场迅猛发展 作为目前市场主流的Wi-Fi无线网络技术，标准采用多入多出(MIMO)与正交频分复用(OFDM)技术，使得网络传输速率得到了极大提升。相比b/g的25Mbps、11Mbps、54Mbps，可将WLAN的传输速率提高到300Mbps甚至600Mbps。同时，在覆盖范围方面，接入点发射的信号虽然并不比传统硬件发射的信号传输得更远，但采用智能天线技术，通过多组独立天线组成的天线阵列，动态调整波束，保证WLAN用户接收到稳定
的信号，并可减少其他信号的干扰，使Wi-Fi无线网络移动性极大提高。 此外，在兼容性方面，采用了一种软件无线电技术，从而成为一个完全可编程的硬件平台，不同系统的基站和终端都可以通过这一平台的不同软件实现互通和兼容，这使无线网络的兼容性得到极大改善。用户可以通过使用基于的产品实现高质量语音通话、高清视频传输以及更大范围的移动上网。 而在制约市场发展的最大问题——产品价格，随着正式标准的颁布，以及各个企业纷纷调低无线产品价格，目前，已逐渐取代b/g设备成为市场主流。在ABI近日发布的最新研究报告，目前几乎所有笔记本电脑、上网本、移动互联网设备（MID）与智能手机都开始内建Wi-Fi芯片，预期未来此趋势可望延续，而由于的功能强大，加上芯片价格也一路下滑，所以在新产品均陆续选用标准后，2010年出货量将超越成为市场主流。 中国联通设计院无线传输部一室主任冯毅表示，支持标准的WLAN网络代表了无线宽带网络未来的发展方向。中国联通将在未来网络建设的招标中引入设备，并在部分数据热点地区进行建设，提高空口传输速率，以满足用户需求。 动讯网数据显示，截止到2009年底，中国电信将在全国铺设的Wi-Fi热点将超过10万个；中国移动在2009年底进行了大规模WLAN采购，计划在2010年底之前完成超过11万个Wi-Fi热点，预计到2010年年
基于无线传感器网络的桥梁安全检测系统 摘要 根据桥梁监测无线传感器网络技术的桥梁安全监测系统，以实现方案的安全参数的需要；对整个系统的结构和工作原理的节点集、分簇和关键技术，虽然近年来在无线传感器网络中，已经证明了其潜在的提供连续结构响应数据进行定量评估结构健康，许多重要的问题，包括网络寿命可靠性和稳定性、损伤检测技术，例如拥塞控制进行了讨论。 关键词：桥梁安全监测；无线传感器网络的总体结构；关键技术 1 阻断 随着交通运输业的不断发展，桥梁安全问题受到越来越多人的关注。对于桥梁的建设与运行规律，而特设的桥梁检测的工作情况，起到一定作用，但是一座桥的信息通常是一个孤立的片面性，这是由于主观和客观因素，一些桥梁安全参数复杂多变[1]。某些问题使用传统的监测方法难以发现桥梁存在的安全风险。因此长期实时监测，预报和评估桥梁的安全局势，目前在中国乃至全世界是一个亟待解决的重要问题。 桥梁安全监测系统的设计方案，即通过长期实时桥跨的压力、变形等参数及测试，分析结构的动力特性参数和结构的评价科关键控制安全性和可靠性，以及问题的发现并及时维修，从而确保了桥的安全和长期耐久性。 近年来，桥梁安全监测技术已成为一个多学科的应用，它是在结构工程的传感器技术、计算机技术、网络通讯技术以及道路交通等基础上引入现代科技手段，已成为这一领域中科学和技术研究的重点。 无线传感器网络技术，在桥梁的安全监测系统方案的实现上，具有一定的参考价值。 无线传感器网络（WSN）是一种新兴的网络科学技术是大量的传感器节点，通过自组织无线通信，信息的相互传输，对一个具体的完成特定功能的智能功能的协调的专用网络。它是传感器技术的一个结合，通过集成的嵌入式微传感器实时监控各类计算机技术、网络和无线通信技术、布式信息处理技术、传感以及无线发送收集到的环境或各种信息监测和多跳网络传输到用户终端[2]。在军事、工业和农业，环境监测，健康，智能交通，安全，以及空间探索等领域无线传感器网络具有广泛应用前景和巨大的价值。 一个典型的无线传感器网络，通常包括传感器节点，网关和服务器，如图1
无线传感器网络试题 一填空题 1、传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 2、感知目标、网络节点、用户构成了无线传感器网络的三个要素。 3、无线传感器网络的通信协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层与互联网协议栈的五层协议相对应 4、无线传感器网络的产业化障碍包括四个方面。它们分别是：大规模组网问题、大规模组网问题实用化低功耗技术、微型化加剧信号串扰、可靠性提高资源需求 二、判断题 1、无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式（对） 2、SINK节点：亦称网关节点，与簇头结点的功能完全相同。（错） 3、通过拓扑控制自动生成的良好的网络拓扑结构，能够提高路由协议和MAC协议的效率，可为数据融合、时间同步和目标定位等很多方面奠定基础，有利于节省节点的能量来延长网络的生存期。（对） 4、美国军方最先开始无线传感器网络技术的研究。（对） 三、选择题
1、最先开始无线传感器网络技术的研究的国家是（B） A中国B美国C日本D韩国 2、无线传感器网络的特点包括（C） （1）可快速部署 （2）可自组织 （3）隐蔽性强和高容错性 （4）成本高，代价大 A （1）（2）（4） B （2）（3）（4） C （1）（2）（3） D（1）（3）（4） 3、将“信息社会技术”作为优先发展领域之一。其中多处涉及对WSN 的研究，启动了EYES 等研究计划的组织是（D） A日本总务省 B韩国信息通信部 C美国国防部 D欧盟 4、与无线传感器网络的兴起无关的技术是（A） A虚拟运营技术 B无线通信 C片上系统（SOC） D低功耗嵌入式技术
1武警部队监控平台架构介绍与设计 1.1监控系统的系统结构 基站监控系统的结构组成如上图所示，主要由三个大的部分构成，分别是监控中心、监控站点、监控单元。整个系统从资金、功能以及方便维护性出发，我们采用了干点加节点方式的监控方法。 监控中心（SC）：SC的定义是指整个系统的中心枢纽点，控制整个分监控站，主要的功能是起管理作用和数据处理作用。一般只在市级包括（地、州）设置相应的监控中心，位置一般在武警部队的交换中心机房内或者指挥中心大楼内。 区域监控中心（SS）：又称分点监控站，主要是分散在各个更低等级的区县，主要功能是监控自己所负责辖区的所有基站。对于固话网络，区域监控中心的管辖范围为一个县/区；移动通信网络由于其组网不同于固话本地网，则相对弱化了这一级。区域监控中心SS的机房内的设备配置与SC的差不多，但是不同的是功能不同以及SS的等级低于SC,SS的功能主要是维护设备和监控。 监控单元（SU）：是整个监控系统中等级最低的单元了，它的功能就是监控并且起供电，传输等等作用，主要由SM和其他供电设备由若干监控模块、辅助设备构成。SU侧集成有无线传感网络微设备，比如定位设备或者光感，温感设备等等。 监控模块（SM）：SM是监控单元的组成部分之一，主要作用监控信息的采集功能以及传输，提供相应的通信接口，完成相关信息的上传于接收。
2监控系统的分级管理结构及监控中心功能 基站监控系统的组网分级如果从管理上来看，主要采用两级结构：CSC集中监控中心和现场监控单元。CSC主要设置在运营商的枢纽大楼，主要功能为数据处理，管理远程监控单元，对告警信息进行分类统计，可实现告警查询和存储的功能。一般管理员可以在CSC实现中心调度的功能，并将告警信息进行分发。而FSU一般针对具体的某一个基站，具体作用于如何采集数据参数并进行传输。CSC集中监控中心的需要对FSU采集的数据参数进行报表统计和分析，自动生产图表并为我们的客户提供直观，方便的可视化操作，为维护工作提供依据，维护管理者可以根据大量的分析数据和报表进行快速反应，以最快的速度发现网络的故障点和优先处理点，将人力资源使用在刀刃上。监控中心CSC系统的功能中，还有维护管理类，具体描述如下： 1）实时报警功能 该系统的报警功能是指发现机房里的各种故障后，通过声音，短信，主界面显示的方式及时的上报给操作者。当机房内的动力环境，空调，烟感，人体红外等等发生变量后，这些数据通过基站监控终端上传到BTS再到BSC。最后由数据库进行分类整理后存储到SQLSEVRER2000中。下面介绍主要的几种报警方式： 2)声音报警 基站发生告警后，系统采集后，会用声卡对不一样的告警类别发出对应的语音提示。比如：声音的设置有几种，主要是以鸣叫的长短来区分的。为便于引起现场维护人员的重视紧急告警可设置为长鸣，不重要的告警故障设置为短鸣。这样一来可以用声音区分故障的等级，比方某地市的中心交换机房内相关告警声音设置，它的开关电源柜当平均电流达到40AH的时候，提示声音设置为长鸣，并立即发生短信告警工单。如果在夜晚机房无人值守的情况下：
无线传感器网络的应用与影响因素分析 摘要：无线传感器网络在信息传输、采集、处理方面的能力非常强。最初，由于军事方面的需要，无线传感网络不断发展，传感器网络技术不断进步，其应用的范围也日益广泛，已从军事防御领域扩展以及普及到社会生活的各个方面。本文全面描述了无线传感器网络的发展过程、研究领域的现状和影响传感器应用的若干因素。关键词：无线传感器网络；传感器节点；限制因素 applications of wireless sensor networks and influencing factors analysis liu peng (college of computer science,yangtze university,jingzhou434023,china) abstract:wireless sensor networks in the transmission of informa- tion,collecting,processing capacity is very strong.initially,due to the needs of the military aspects of wireless sensor networks,the continuous development of sensor network technology continues to progress its increasingly wide range of applications,from military defense field to expand and spread to various aspects of social life.a comprehensive description of the development
无线网络技术发展趋势 所谓无线网络,既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络,也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术,与有线网络的用途十分类似,最大的不同在于传输媒介的不同,利用无线电技术取代网线,可以和有线网络互为备份。 随着3G时代无线应用的日渐丰富,以及无线终端设备的层出不穷,对于无线网络,尤其是基于802.11技术标准的Wi-Fi无线网络,在802.11n产品技术应用逐渐成为市场主流应用的当下,基于Wi-Fi技术的无线网络不但在带宽、覆盖范围等技术上均取得了极大提升,同时在应用上,基于Wi-Fi无线应用也已从当初“随时、随地、随心所欲的接入”服务转变成车载无线、无线语音、无线视频、无线校园、无线医疗、无线城市、无线定位等诸多丰富的无线应用。
无线网络发展状况
计算机通信分两种:有线通信和无线通信 无线通信包括卫星,微波,红外等等 无线局域网(Wireless LAN技术可以非常便捷地以无线方式连接网络设备,人们可随时、随地、随意地访问网络资源。在推动网络技术发展的同时,无线局域网也在改变着人们的生活方式。本文分析了无线局域网的优缺点极其理论基础,介绍了无线局域网的协议标准,阐述了无线局域网的体系结构,探讨了无线局域网的研究方向。 关键词以太网无线局域网扩频安全性移动IP 一、引言 随着无线通信技术的广泛应用,传统局域网络已经越来越不能满足人们的需求,于是无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN应运而生,且发展迅速。尽管目前无线局域网还不能完全独立于有线网络,但近年来无线局域网的产品逐渐走向成熟,正以它优越的灵活性和便捷性在网络应用中发挥日益重要的作用。 无线局域网是无线通信技术与网络技术相结合的产物。从专业角度讲,无线局域网就是通过无线信道来实现网络设备之间的通信,并实现通信的移动化、个性化和宽带化。通俗地讲,无线局域网就是在不采用网线的情况下,提供以太网互联功能。 广阔的应用前景、广泛的市场需求以及技术上的可实现性,促进了无线局域网技术的完善和产业化,已经商用化的802.11b网络也正在证实这一点。随着802.11a 网络的商用和其他无线局域网技术的不断发展,无线局域网将迎来发展的黄金时期。 二、无线局域网概述
一、课题研究目的 针对目前中国的交叉路口多，车流量大，交通混乱的现象研究一种控制交通信号灯的基于无线传感器的智能交通系统。 二、课题背景 随着经济的快速发展，生活方式变得更加快捷，城市的道路也逐渐变得纵横交错，快捷方便的交通在人们生活中占有及其重要的位置，而交通安全问题则是重中之重。据世界卫生组织统计，全世界每年死于道路交通事故的人数约有120 万，另有数100 万人受伤。中国拥有全世界1. 9 %的汽车，引发的交通事故占了全球的15 % ，已经成为交通事故最多发的国家。2000 年后全国每年的交通事故死亡人数约在10 万人，受伤人数约50万，其中60 %以上是行人、乘客和骑自行车者。中国每年由于汽车安全方面所受到的损失约为5180 亿(人民币)，死亡率为9 人/ 万·车，因此，有效地解决交通安全问题成为摆在人们面前一个棘手的问题。 在中国，城市的道路纵横交错，形成很多交叉口，相交道路的各种车辆和行人都要在交叉口处汇集通过。而目前的交通情况是人车混行现象严重，非机动车的数量较大，路口混乱。由于车辆和过街行人之间、车辆和车辆之间、特别是非机动车和机动车之间的干扰，不仅会阻滞交通，而且还容易发生交通事故。根据调查数据统计，我国发生在交叉口的交通事故约占道路交通事故的1/ 3，在所有交通事故类型中居首位，对交叉口交通安全影响最大的是冲突点问题，其在很大程度上是由于信号灯配时不合理(如黄灯时间太短,驾驶员来不及反应)，以及驾驶员不遵循交通信号灯，抢绿灯末或红灯头所引发交通流运行的不够稳定。随着我国经济的快速发展，私家车也越来越多，交通控制还是延续原有的定时控制，在车辆增加的基础上，这种控制弊端也越来越多的体现出来，造成了十字交叉路口的交通拥堵和秩序混乱，严重的影响了人们的出行。智能交通中的信号灯控制显示出了越来越多的重要性。国外已经率先开展了智能交通方面的研究。 美国VII系统(vehicle infrastructure integration)，利用车辆与车辆、车辆与路边装置的信息交流实现某些功能，从而提高交通的安全和效率。其功能主要有提供天气信息、路面状况、交叉口防碰撞、电子收费等。目前发展的重点主要集中在2个应用上: ①以车辆为基础; ②以路边装置为基础。欧洲主要是CVIS 系统(cooperative vehicle infrastructure system)。它有60 多个合作者，由布鲁塞尔的ERTICO 组织统筹，从2006 年2 月开始到2010年6月，工作期为4年。其目标是开发出集硬件和软件于一体的综合交流平台，这个平台能运用到车辆和路边装置提高交通管理效率，其中车辆不仅仅局限于私人小汽车，还包括公共交通和商业运输。日本主要的系统是UTMS 21 ( universal traffic management system for the 21st century , UTMS 21)。是以ITS 为基础的综合系统概念,由NPA (National Police Agency) 等5个相关部门和机构共同开发的，是继20 世纪90 年代初UTMS 系统以来的第2代交通管理系统，DSSS是UTMS21中保障安全的核心项目，用于提高车辆与过街行人的安全。因此，从国外的交通控制的发展趋势可以看出，现代的交通控制向着智能化的方向发展，大多采用计算机技术、自动化控制技术和无线传感器网络系统，使车辆行驶和道路导航实现智能化，从而缓解道路交通拥堵，减少交通事故，改善道路交通环境，节约交通能源，减轻驾驶疲劳等功能，最终实现安全、舒适、快速、经济的交通环境。
无线传感器网络技术试 题 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
一、填空题 1. 传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2. 传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息 3. 无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4. 传感节点中处理部件用于协调节点各个部分的工作的部件。 5. 基站节点不属于传感器节点的组成部分 6. 定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7. 无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 8. NTP时间同步协议不是传感器网络的的时间同步机制。 物理层。介质访问控制层 10. 从用户的角度看，汇聚节点被称为网关节点。 11. 数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13. 传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14. 分布式系统协同工作的基础是时间同步机制 15. 无线网络可以被分为有基础设施的网络与没有基础设施的网络，在无线传感器网络，Internet网络，WLan网络，拨号网络中，无线传感器网络属于没有基础设施的网络。 16. 传感器网络中，MAC层与物理层采用的是IEEE制定的IEEE协议
17. 分级结构的传感器网络可以解决平面结构的拥塞问题 18. 以数据为中心特点是传感器网络的组网特点，但不是Ad-Hoc的组网特点 19. 为了确保目标节点在发送ACK过程中不与其它节点发生冲突，目标节点使用了SIFS帧间间隔 20. 典型的基于竞争的MAC协议为CSMA 二、选择题 1.无线传感器网络的组成模块分为：通信模块、（）、计算模块、存储模块和电源模块。A A．传感模块模块 C网络模块 D实验模块 2..在开阔空间无线信号的发散形状成（）。A A．球状 B网络 C直线 D射线 3.当前传感器网络应用最广的两种通信协议是（）D A. B. C. D. 4.ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层，通常它的网络层支持三种拓扑结构，下列哪种不是。D A．星型结构、B网状结构C簇树型结构D树形结构 5.下面不是传感器网络的支撑技术的技术。B A．定位技术B节能管理C时间同步D数据融合 6.下面不是无线传感器网络的路由协议具有的特点D A．能量优先 B.基于局部拓扑信息 C.以数据为中心 D预算相关 7.下面不是限制传感器网络有的条件C A电源能量有限 B通信能力受限 C环境受限 D计算和存储能力受限
无线传感器网络的研究现状及发展 默认分类 2008-06-12 18:19:20 阅读910 评论0 字号：大中小 摘要：无线传感器网络(WSN>综合了传感器技术、微电子机械系统(MEMS>嵌入式计算技术．分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地实时感知、采集、处理和传输各种环境或监测对象的信息．具有十分广阔的应用前景，成为国内外学术界和工业界新的研究领域研究热点。本文简要介绍了无线传感器网络的网络结构、节点组成，分析了无线传感器网络的特点及其与现有网络的区别。进而介绍现有无线传感器网络中的MAC层技术、路由技术、节点技术和跨层设计等关键技术。最后展望无线传俄器网络的应用和发展并指出关键技术的进步将起到决定性的促进作用。 关键词：无线传感器网络节点 MAC层路由协议跨层设计 Abstract: Wireless sensor network (WSN> is integration of sensor techniques, Micro-Electro-Mechanical Systems, embedded computation techniques, distributed computation techniques and wireless communication technique. They can be used for sensing, collecting, processing and transferring information of monitored objects for users. As a new research area and interest hotspot of academia and industries, Wireless Sensor Network(WSN> has a wide application future. This paper briefly introduced the wireless sensor network of networks, nodes, the analysis of the characteristics of wireless sensor networks and the differences wih the existing networks. And the MAC layer technology, routing technology, joint cross-layer design technology and key technology are introduced . At last the prospects of wireless sensor network are discussed in this article. Key Words: Wireless Sensor Network, node, MAC, routing protocol, Cross-layer design 一、概述 随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的发展进步，包括微电子机械系统 无线网络技术调研报告 目录 1概况 (1) 1.1技术调研背景 (1) 1.2主要研究机构 (1) 2技术现状及发展趋势 (2) 2.1无线网络技术主要方法 (2) 2.2国无线网络技术发展现状 (6) 2.2.1国无线网络技术发展现状 (6) 2.2.2国无线网络技术发展趋势..................................... 错误!未定义书签。 2.3 国外现状和发展趋势 (4) 3无线网络技术的应用 (5) 4结论与建议 (5) 1概况 1.1技术调研背景 本次调研主要着重于现状及发展趋势的分析，对公司的定位起到一个指导作用。 无线网络（wireless network）是采用无线通信技术实现的网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术，与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份。 无线局域网主要设备有：无线接入点和无线网卡。无线接入点有AP、无线路由器、无线连接器等;无线网卡分台式机的PCI接口、USB接口以及笔记本专用的接口等。 随着网络的飞速发展，人们呼吁快速便捷的网络的呼声也越来越来强烈，无 线网络必定是未来世界的网络主要发展方向。而3G时代无线应用的日渐丰富，以及无线终端设备的层出不穷，对于无线网络，尤其是基于802.11技术标准的Wi-Fi无线网络，802.11n产品技术应用逐渐成为市场主流应用。 试想一下，在有线网络时代，用户的活动围受限于网线，无论到哪里必须要拖着长长的缆线，为寻找宽带接口而苦恼。为此，无线网络应运而生。和有线网络相比，虽然无线网络的带宽较小；相对目前的有限网络有较多的等待延迟；稳定性较差；无线接入设备的CPU、存以及显示屏幕等资源有限等缺陷。但无线网络可适应复杂的搭建环境，搭建简单，经济性价比强，并且最大的优点是可以让人们摆脱网线的束缚，更便捷，更加自由的沟通。 1.2主要研究机构 2015年无线路由器品牌排行前十位是：TP-LINK、华为、极路由、NETGEAR、D-Link、Tenda腾达、华硕、360、联想、思科。 2015年无线网卡品牌排行前十位是：TP-LINK、磊科、NETGEAR、迅捷网络、水星、B-Link、D-Link、Tenda腾达、TOTOLINK、华为。 2015年无线交换机品牌排行前十位是：华为、H3C、思科、锐捷网络、TP-LINK、D-Link、NETGEAR、中兴、磊科、Tenda腾达。 2技术现状及发展趋势 2.1无线网络技术主要方法 作为目前市场主流的WiFi无线网络技术，802.11n标准采用多入多出(MIMO)与正交频分复用(OFDM)技术，使得网络传输速率得到了极大提升。相比 文章编号:1004-9037(2009)02-0254-05 基于无线传感网络的大型结构健康监测系统 尚 盈 袁慎芳 吴 键 丁建伟 李耀曾 (南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室,南京,210016) 摘要:针对大型碳纤维复合材料机翼盒段壁板结构,实现了基于无线传感网络的多点应变结构健康监测系统,采用自组织竞争神经网络成功判别了集中载荷模拟的损伤位置。本系统由传感采集子系统、无线传感网络子系统和终端监控子系统三部分组成。为了降低系统网络功耗及成本,提高系统的稳定性和可靠性,改善传感网络的实时性和同步性,设计了可直接配接无线传感网络节点的低功耗多通道应变传感器信号调理电路和基于无线传感网络的层次路由协议,开发了多通道应变数据采集、网络簇头转发和中继节点接收等主要软件模块。实验证明,相比于传统有线的监测方法和数据采集系统,基于无线传感网络的结构健康监测系统具有负重轻、成本低、易维护和搭建移动方便等优点。 关键词:无线传感网络;结构健康监测;层次路由协议;自组织竞争网络中图分类号:T P2;T P9 文献标识码:A 基金项目:国家“八六三”高技术研究发展计划(2007AA 032117)资助项目;国家自然科学基金(60772072,50420120133)资助项目;航空基金(20060952)资助项目。 收稿日期:2007-09-05;修订日期:2008-04-17 Large -Scale Structural Health Monitoring System Based on Wireless Sensor Networks S hang Ying ,Yuan Shenf ang ,Wu J ian ,Ding J ianw ei ,L i Yaoz eng (T he A ero nautic Key La bo rat or y o f Smart M ater ial and Str uct ur e,N anjing U niv ersit y o f Aer onautics and A str onautics,N anjing,210016,China) Abstract :Aimed at the large-scale structure and anisotropy nature o f the carbon fiber compos-ite material w ing box ,a large-scale structural health m onitoring system based on w ireless sen-sor netw orks is presented .A kind of artificial neural netw ork is designed to distinguish the damag e locatio n simulated by the co ncentrated load .The sy stem co nsists o f the sensor data ac-quisition,the w ireless sensor netw or ks,and the terminal monitoring sub-sy stem s.To im pro ve the performance o f the system ,the signal conditio ning circuit and the hierarchical routing pro -to col are designed based o n w ireless sensor netw orks ,the prog rams of data acquisition and Sink node are ex ploited.Experimental result pro ves that the system has advantag es of flexibili-ty o f deplo yment,low maintenance and deploym ent costs . Key words :w ir eless senso r netw or ks ;str uctural health monitoring ;hierarchical routing ;self -org anizing com petitive netw o rk 引 言 结构健康监测技术是采用智能材料结构的新概念,利用集成在结构中的先进传感/驱动元件网络,在线实时地获取与结构健康状况相关的信息(如应力、应变、温度、振动模态、波传播特性等),结 合先进的信号信息处理方法和材料结构力学建模 方法,提取特征参数,识别结构的状态,包括损伤,并对结构的不安全因素在其早期就加以控制,以消除安全隐患或控制安全隐患的进一步发展,从而实现结构健康自诊断、自修复、保证结构的安全和降低维修费用[1]。 无线传感网络节点具有局部信号处理的功能, 第24卷第2期2009年3月数据采集与处理Jour nal of D ata A cquisition &P ro cessing Vo l.24N o.2M a r.2009无线网络技术调研报告
基于无线传感网络的大型结构健康监测系统_尚盈
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