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    電阻應(yīng)變式稱重傳感器應(yīng)用的局限性
    電阻應(yīng)變式稱重傳感器有兩大缺陷：
    1.低電阻，高能耗；
    2.是一個(gè)不完全二階傳感器系統(tǒng)。
    應(yīng)用受到局限：
    1.只能在220V，20Hz交流電源區(qū)應(yīng)用，不能應(yīng)用于無交流電區(qū)域。
    2.只能用于靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)稱重，不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)稱重
    無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)




    1?拓?fù)淇刂?br>



    拓?fù)淇刂萍夹g(shù)的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)通過控制功率或鄰居節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋度和連通度。良好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠軌蛱岣呗酚尚省⒔档途W(wǎng)絡(luò)能耗，以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存周期。拓?fù)淇刂谱鳛閃SN中的核心問題，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)融合、路由協(xié)議以及目標(biāo)定位等提供技術(shù)支撐。




    目前已有的拓?fù)淇刂扑惴ǚ譃楣?jié)點(diǎn)功率控制和層次型拓?fù)淇刂苾深?。功率控制是通過調(diào)整傳感器節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率，在滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和連通性的前提下，盡可能減少節(jié)點(diǎn)發(fā)送功率。當(dāng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率發(fā)生變化時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)降低節(jié)點(diǎn)間的干擾，最終使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到最佳連通性。層次型拓?fù)淇刂评梅执貦C(jī)制，讓形成簇頭節(jié)點(diǎn)，每個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)成為一個(gè)骨干網(wǎng)將網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)簇，其他非骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可以暫時(shí)停止通信以降低網(wǎng)絡(luò)能耗，只允許骨干網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。


    2?路由協(xié)議




    在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)連接需要根據(jù)實(shí)際情況，需聯(lián)合合適且特定的算法還有系統(tǒng)軟件建立的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的連接，并不是采用一種事先安排好的連接方式。網(wǎng)絡(luò)帶寬、處理功耗等一些網(wǎng)路實(shí)時(shí)方面的影響因素是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)必然要考慮的因素，因此，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)意外時(shí)，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)實(shí)際情況能夠?qū)崟r(shí)地進(jìn)行重構(gòu)或是更新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等操作。節(jié)點(diǎn)之間通信連接的可靠性是有限的，有時(shí)陰影衰落也是影響網(wǎng)絡(luò)連接的因素之一，所以在設(shè)計(jì)滿足網(wǎng)絡(luò)需求的路由軟件時(shí)要仔細(xì)考慮通信的可靠性問題。




    3?數(shù)據(jù)融合




    在WSN中，通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，去除冗余信息，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能量，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。此外，利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)感知到的多份數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和綜合處理以提高信息的準(zhǔn)確度。然而，數(shù)據(jù)融合技術(shù)在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)間，造成網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間延遲。


    4?時(shí)間同步




    時(shí)間同步是需要協(xié)同工作的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵機(jī)制。在WSN中，節(jié)點(diǎn)間通常需要相互協(xié)作才能完成感知和監(jiān)測(cè)功能，此時(shí)要求各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間保持同樣的時(shí)鐘。目前已有的時(shí)間同步協(xié)議有RBS（參考廣播同步）、Tiny/miniSync（微小/迷你同步）以及TPSN（Timing-sync協(xié)議的傳感器網(wǎng)絡(luò)）。



    5?定位技術(shù)




    在WSN的實(shí)際應(yīng)用中，用戶不僅關(guān)注傳感器節(jié)點(diǎn)在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的感知數(shù)據(jù)，也希望獲取這些節(jié)點(diǎn)的位置信息。因此，定位技術(shù)作為WSN中的關(guān)鍵技術(shù)具有十分重要的地位。




    在WSN中傳感器節(jié)點(diǎn)的定位方式分為兩種：基于測(cè)距的定位和基于非測(cè)距的定位技術(shù)?；跍y(cè)距的定位是通過測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的距離和方向角度來確定待定位節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，此方法對(duì)節(jié)點(diǎn)硬件要求較高，能達(dá)到精確定位；基于非測(cè)距的定位是通過網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)間的連通性來獲取待定位節(jié)點(diǎn)的最終坐標(biāo)的，由于無需測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的距離使得對(duì)節(jié)點(diǎn)的硬件要求較低，降低了網(wǎng)絡(luò)的成本，但是定位精度不高。
    無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)介紹


    規(guī)模大


    為了能夠獲取精確信息，在監(jiān)測(cè)區(qū)域通常部署大量傳感器節(jié)點(diǎn)，一般情況下會(huì)達(dá)到上萬個(gè)甚至更多，傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性主要包括了兩個(gè)方面的含義：一方面是傳感器節(jié)點(diǎn)的部署非常密集，在面積狹小的空間內(nèi)密集的部署了大量的傳感器節(jié)點(diǎn)。另一方面，是傳感器節(jié)點(diǎn)分布在區(qū)域很大的范圍內(nèi)，比如在原始的大森林中采用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行森林防火的安全環(huán)境監(jiān)測(cè)，這種在區(qū)域?qū)拸V的范圍內(nèi)需要部署大量的傳感器節(jié)點(diǎn)。


    可靠性


    無線傳感器節(jié)點(diǎn)非常適合部署在自然環(huán)境惡劣或者人類不宜居住的區(qū)域，這些節(jié)點(diǎn)可能工作在環(huán)境較惡劣的地方，遭受風(fēng)吹、雨淋、日曬，還甚至遭到人或者動(dòng)物的破壞，而這些傳感器節(jié)點(diǎn)往往采用隨機(jī)進(jìn)行部署，部署的方式是利用飛機(jī)散播，或炮彈發(fā)射到指定的區(qū)域進(jìn)行部署，所以這些節(jié)點(diǎn)要非常堅(jiān)固，不容易被損壞，可靠性很強(qiáng)。


    自組織


    在傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，通常情況下傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)被放置在沒有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的地方，其實(shí)傳感器節(jié)點(diǎn)的相隔距離、精確位置不能預(yù)先確定。你可以想象，通過飛機(jī)散播或者炮彈發(fā)射大量傳感器節(jié)點(diǎn)到面積廣闊的森林、山谷之中，這樣就必須要求傳感器節(jié)點(diǎn)本身具有自組織的能力，能夠進(jìn)行自我管理和配置，通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和拓?fù)淇刂茩C(jī)制自動(dòng)形成轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的多跳無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。


    動(dòng)態(tài)性


    傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有可能會(huì)因?yàn)橄铝幸蛩囟l(fā)生改變：①環(huán)境的變化可能會(huì)造成無線通信鏈路帶寬產(chǎn)生變化，有時(shí)甚至?xí)r(shí)斷時(shí)通；②電力資源出現(xiàn)故障或耗盡導(dǎo)致的傳感器節(jié)點(diǎn)故障或者失效；③傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知對(duì)象、傳感器與觀察者這三要素都可能具有移動(dòng)性；④有新節(jié)點(diǎn)加入，通常這種情況就必須要求傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要能適應(yīng)這種變化，具有動(dòng)態(tài)系統(tǒng)可重構(gòu)性。


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    無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有哪些安全問題


    安全路由


    一般在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，大量的傳感器節(jié)點(diǎn)都密集分布在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，信息傳輸可能要經(jīng)過很多節(jié)點(diǎn)才能到達(dá)目的地，而且傳感器網(wǎng)絡(luò)具有多跳結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)性，因此，需要去每個(gè)節(jié)點(diǎn)都應(yīng)具備路由功能，


    由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是潛在的路由節(jié)點(diǎn)，因此更易受到攻擊，這樣就可能使網(wǎng)絡(luò)不怎么安全，安全的路由算法會(huì)直接影響無線傳感器的可用性和安全性，安全路由協(xié)議一般是采用認(rèn)證和鏈路層加密，身份認(rèn)證、多路徑路由、雙向連接認(rèn)證和認(rèn)證廣播等機(jī)制，非常有效的提高了網(wǎng)絡(luò)抵御外部攻擊的能力，從而增強(qiáng)路由的安全性。
    無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍問題
    前些時(shí)間在幾個(gè)地方做了幾次關(guān)于Sun?SPOT的講座。經(jīng)常遇到的一個(gè)問題就是無線通訊是否可靠的問題，根據(jù)我個(gè)人的理解，嘗試著解答一下吧。


    不管是有線通訊還是無線通訊，其基本原理都是一樣的。原始信息在發(fā)射機(jī)端經(jīng)過調(diào)制之后通過某種信號(hào)傳遞介質(zhì)發(fā)送給接收機(jī)，接收機(jī)端通過解調(diào)得到原始信息。無線通訊和有線通訊的根本區(qū)別，就在于其信號(hào)傳遞介質(zhì)。在有線通訊中，這個(gè)信號(hào)傳遞介質(zhì)通常是某種電傳導(dǎo)介質(zhì)（或者是光傳導(dǎo)介質(zhì)），在這種介質(zhì)上所傳遞的信號(hào)是電信號(hào)（或者是光信號(hào)）。在無線通訊中，這個(gè)信號(hào)傳遞介質(zhì)通常是大氣，在這種介質(zhì)上所傳遞的信號(hào)是電磁波。從通訊理論上來講，只要這兩種信號(hào)傳遞介質(zhì)都是導(dǎo)通的，那么其可靠度水平是相當(dāng)?shù)?。說有線通訊比無線通訊更加可靠，其實(shí)是覺得看得見摸得著的線纜比看不見摸不著的空氣更加實(shí)在。再往遠(yuǎn)處扯一扯，則是“虛”和“實(shí)”的本質(zhì)問題，是可以做一篇哲學(xué)論文的。


    任何通訊介質(zhì)，都有其固有的弱點(diǎn)。有線介質(zhì)不但怕蟲吃鼠咬，更怕民工拿鋤頭亂挖；無線介質(zhì)雖然怕障礙物阻擋，但是至少不會(huì)被蟲子咬斷。?所以，無線和有線，是各自有其應(yīng)用環(huán)境的。在合適的應(yīng)用環(huán)境里，就能夠充分體現(xiàn)出其優(yōu)點(diǎn)來。在不合適的應(yīng)用環(huán)境里，理論上說得再好也沒用。


    無線傳感器網(wǎng)絡(luò)之所以會(huì)在未來有廣闊的前景，在于它很好地解決了最后一公里，最后一百米，最后十米，或者是最后一米的問題。舉個(gè)例子說，我國(guó)最近幾年建設(shè)的高速公路，基本上都有光纜覆蓋，其帶寬足以支撐實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)控應(yīng)用。但是，高速公路沿途的各種攝像頭和傳感器是不能夠直接接入光纜的，因?yàn)槊吭诠饫|上接入一個(gè)設(shè)備，就需要接入一對(duì)昂貴的光柵機(jī)。通常的做法，是將光纜作為骨干網(wǎng)，每隔一定的距離部署一對(duì)光柵機(jī)作為主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)附近的各種設(shè)備通過其他方式組成局部子網(wǎng)進(jìn)行通訊，局部子網(wǎng)上的各種設(shè)備將主節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)池（Data?Sink），數(shù)據(jù)池上的數(shù)據(jù)通過主節(jié)點(diǎn)并入骨干網(wǎng)，并最終傳輸?shù)竭h(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、分析、控制終端。如上所述之最后N?米問題，用有線的解決方案往往是不太方便的，譬如說在已經(jīng)通車的高速公路周邊部署新的傳感器，就不能夠頻繁地考慮將高速公路挖開鋪設(shè)新的線纜這種可能性。


    無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的另外一個(gè)應(yīng)用范圍，是不便搭設(shè)有線通訊設(shè)備的環(huán)境。譬如說隧道施工現(xiàn)場(chǎng)和地下礦井礦山，施工現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性，以及傳感器的數(shù)量級(jí)，使得搭設(shè)可靠的有線通訊環(huán)境非常困難。盡管無線通訊確實(shí)會(huì)由于施工現(xiàn)場(chǎng)中的種種障礙受到干擾，但是由于我們能夠輕易地將無線傳感器節(jié)點(diǎn)部署到施工現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)角落，從而構(gòu)建起一個(gè)全面覆蓋的無線通訊網(wǎng)絡(luò)。在施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生變化的時(shí)候，我們還能夠輕易地通過調(diào)整無線傳感器節(jié)點(diǎn)的物理位置來適應(yīng)施工現(xiàn)場(chǎng)所發(fā)生的各種變化。這樣的靈活性，是有線網(wǎng)絡(luò)所遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠相比擬的。

    無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以協(xié)助實(shí)現(xiàn)有效的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知，滿足作戰(zhàn)力量“知己知彼”的要求。典型設(shè)想是用飛行器將大量微傳感器結(jié)點(diǎn)散布在戰(zhàn)場(chǎng)的廣闊地域，這些結(jié)點(diǎn)自組成網(wǎng)，將戰(zhàn)場(chǎng)信息邊收集、邊傳輸、邊融合，為各參戰(zhàn)單位提供“各取所需”的情報(bào)服務(wù)。?


    根據(jù)白宮的信息技術(shù)專家介紹，計(jì)算機(jī)、通信及小型化技術(shù)進(jìn)步正引導(dǎo)美軍進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代，在防御技術(shù)上產(chǎn)生“革命性”效果。隸屬于總統(tǒng)辦公廳的國(guó)家信息技術(shù)研究與發(fā)展綜合辦公室主任大衛(wèi)?納爾遜說，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，預(yù)示著為戰(zhàn)場(chǎng)上帶來新的電子眼和電子耳，“能夠在未來幾十年內(nèi)變革戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境”。?


    由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有密集型、隨機(jī)分布的特點(diǎn)，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學(xué)攻擊等多方面用途。友軍兵力、裝備、彈藥調(diào)配監(jiān)視;戰(zhàn)區(qū)監(jiān)控;敵方軍力的偵察;目標(biāo)追蹤;戰(zhàn)爭(zhēng)損傷評(píng)估;核、生物和化學(xué)攻擊的探測(cè)與偵察等。?


    鑒于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事應(yīng)用的巨大作用，引起了世界許多國(guó)家的軍事部門、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注.美國(guó)自然科學(xué)基金委員會(huì)2003年制定了傳感器網(wǎng)絡(luò)研究計(jì)劃,投資34?000?000美元,支持相關(guān)基礎(chǔ)理論的研究.美國(guó)國(guó)防部和各軍事部門都對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)給予了高度重視,在C4ISR的基礎(chǔ)上提出了C4KISR計(jì)劃,強(qiáng)調(diào)戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)的感知能力、信息的綜合能力和信息的利用能力,把傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)重要研究領(lǐng)域,設(shè)立了一系列的軍事傳感器網(wǎng)絡(luò)研究項(xiàng)目.美國(guó)英特爾公司、美國(guó)微軟公司等信息工業(yè)界巨頭也開始了傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的工作,紛紛設(shè)立或啟動(dòng)相應(yīng)的行動(dòng)計(jì)劃.日本、英國(guó)、意大利、巴西等國(guó)家也對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出了極大的興趣,紛紛展開了該領(lǐng)域的研究工作.?
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