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无线传感网络开发

发布时间:2022-06-24 09:10:31

‘壹’ 什么是无线传感技术

早在上世纪70年代,就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感网络雏形,我们把它归之为第一代传感器网络。随着相关学科的不断发展和进步,传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力,并通过与传感控制的相联,组成了有信息综合和处理能力的传感器网络,这是第二代传感器网络。而从上世纪末开始,现场总线技术开始应用于传感器网络,人们用其组建智能化传感器网络,大量多功能传感器被运用,并使用无线技术连接,无线传感器网络逐渐形成。

无线传感器网络是新一代的传感器网络,具有非常上世纪70年代,其发展和应用,将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。

无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据颁布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、处理单元和通信模块的节点,各节点通过协议自组成一个分布式网络,再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。

‘贰’ 无线传感器网络面临的挑战有哪些

无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展,孕育出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN),并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革,无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。

信息安全
很显然,现有的传感节点具有很大的安全漏洞,攻击者通过此漏洞,可方便地获取传感节点中的机密信息、修改传感节点中的程序代码,如使得传感节点具有多个身份ID,从而以多个身份在传感器网络中进行通信,另外,攻击还可以通过获取存储在传感节点中的密钥、代码等信息进行,从而伪造或伪装成合法节点加入到传感网络中。一旦控制了传感器网络中的一部分节点后,攻击者就可以发动很多种攻击,如监听传感器网络中传输的信息,向传感器网络中发布假的路由信息或传送假的传感信息、进行拒绝服务攻击等。
对策:由于传感节点容易被物理操纵是传感器网络不可回避的安全问题,必须通过其它的技术方案来提高传感器网络的安全性能。如在通信前进行节点与节点的身份认证;设计新的密钥协商方案,使得即使有一小部分节点被操纵后,攻击者也不能或很难从获取的节点信息推导出其它节点的密钥信息等。另外,还可以通过对传感节点软件的合法性进行认证等措施来提高节点本身的安全性能。
根据无线传播和网络部署特点,攻击者很容易通过节点间的传输而获得敏感或者私有的信息,如:在使用WSN监控室内温度和灯光的场景中,部署在室外的无线接收器可以获取室内传感器发送过来的温度和灯光信息;同样攻击者通过监听室内和室外节点间信息的传输,也可以获知室内信息,从而非法获取出房屋主人的生活习惯等私密信息。[6]
对策:对传输信息加密可以解决窃听问题,但需要一个灵活、强健的密钥交换和管理方案,密钥管理方案必须容易部署而且适合传感节点资源有限的特点,另外,密钥管理方案还必须保证当部分节点被操纵后(这样,攻击者就可以获取存储在这个节点中的生成会话密钥的信息),不会破坏整个网络的安全性。由于传感节点的内存资源有限,使得在传感器网络中实现大多数节点间端到端安全不切实际。然而在传感器网络中可以实现跳-跳之间的信息的加密,这样传感节点只要与邻居节点共享密钥就可以了。在这种情况下,即使攻击者捕获了一个通信节点,也只是影响相邻节点间的安全。但当攻击者通过操纵节点发送虚假路由消息,就会影响整个网络的路由拓扑。解决这种问题的办法是具有鲁棒性的路由协议,另外一种方法是多路径路由,通过多个路径传输部分信息,并在目的地进行重组。
传感器网络是用于收集信息作为主要目的的,攻击者可以通过窃听、加入伪造的非法节点等方式获取这些敏感信息,如果攻击者知道怎样从多路信息中获取有限信息的相关算法,那么攻击者就可以通过大量获取的信息导出有效信息。一般传感器中的私有性问题,并不是通过传感器网络去获取不大可能收集到的信息,而是攻击者通过远程监听WSN,从而获得大量的信息,并根据特定算法分析出其中的私有性问题。因此攻击者并不需要物理接触传感节点,是一种低风险、匿名的获得私有信息方式。远程监听还可以使单个攻击者同时获取多个节点的传输的信息。
对策:保证网络中的传感信息只有可信实体才可以访问是保证私有性问题的最好方法,这可通过数据加密和访问控制来实现;另外一种方法是限制网络所发送信息的粒度,因为信息越详细,越有可能泄露私有性,比如,一个簇节点可以通过对从相邻节点接收到的大量信息进行汇集处理,并只传送处理结果,从而达到数据匿名化。
拒绝服务攻击(DoS)
专门的拓扑维护技术研究还比较少,但相关研究结果表明优化的拓扑维护能有效地节省能量并延长网络生命周期,同时保持网络的基本属性覆盖或连通。本节中,根据拓扑维护决策器所选维护策略

在无线传感器网络的研究中,能效问题一直是热点问题。当前的处理器以及无线传输装置依然存在向微型化发展的空间,但在无线网络中需要数量更多的传感器,种类也要求多样化,将它们进行链接,这样会导致耗电量的加大。如何提高网络性能,延长其使用寿命,将不准确性误差控制在最小将是下一步研究的问题。
采集与管理数据

在今后,无线传感器网络接收的数据量将会越来越大,但是当前的使用模式对于数量庞大的数据的管理和使用能力有限。如何进一步加快其时空数据处理和管理的能力,开发出新的模式将是非常有必要的。
无线通讯的标准问题

标准的不统一会给无线传感器网络的发展带来障碍,在接下来的发展中,要开发出无线通讯标准。

‘叁’ 无线传感器网络的组成(三个部分,详细介绍)

很详细,你可以到书店去买这类的书看即可。

以下是来自网络:http://www.sensorexpert.com.cn/Article/wuxianchanganqiwang_1.html。

无线传感器网络组成和特点
发表时间:2012-11-14 14:28:00
文章出处:传感器专家网
相关专题:传感器基础
无线传感器网络的构想最初是由美国军方提出的,美国国防部高级研究所计划署(DARPA)于1978年开始资助卡耐基-梅隆大学进行分布式传感器网络的研究,这被看成是无线传感器网络的雏形。从那以后,类似的项目在全美高校间广泛展开,着名的有UCBerkeley的SmartDuST项目,UCLA的WINS项目,以及多所机构联合攻关的SensIT计划,等等。在这些项目取得进展的同时,其应用也从军用转向民用。在森林火灾、洪水监测之类的环境应用中,在人体生理数据监测、药品管理之类的医疗应用中,在家庭环境的智能化应用以及商务应用中都已出现了它的身影。目下,无线传感器网络的商业化应用也已逐步兴起。美国Crossbow公司就利用SMArtDust项目的成果开发出了名为Mote的智能传感器节点,还有用于研究机构二次开发的MoteWorkTM开发平台。这些产品都很受使用者的欢迎。

无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、数据处理单元和通信模块的节点,各节点通过协议自组成一个分布式网络,再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。

因为节点的数量巨大,而且还处在随时变化的环境中,这就使它有着不同于普通传感器网络的独特“个性”。首先是无中心和自组网特性。在无线传感器网络中,所有节点的地位都是平等的,没有预先指定的中心,各节点通过分布式算法来相互协调,在无人值守的情况下,节点就能自动组织起一个测量网络。而正因为没有中心,网络便不会因为单个节点的脱离而受到损害。

其次是网络拓扑的动态变化性。网络中的节点是处于不断变化的环境中,它的状态也在相应地发生变化,加之无线通信信道的不稳定性,网络拓扑因此也在不断地调整变化,而这种变化方式是无人能准确预测出来的。

第三是传输能力的有限性。无线传感器网络通过无线电波进行数据传输,虽然省去了布线的烦恼,但是相对于有线网络,低带宽则成为它的天生缺陷。同时,信号之间还存在相互干扰,信号自身也在不断地衰减,诸如此类。不过因为单个节点传输的数据量并不算大,这个缺点还是能忍受的。

第四是能量的限制。为了测量真实世界的具体值,各个节点会密集地分布于待测区域内,人工补充能量的方法已经不再适用。每个节点都要储备可供长期使用的能量,或者自己从外汲取能量(太阳能)。

第五是安全性的问题。无线信道、有限的能量,分布式控制都使得无线传感器网络更容易受到攻击。被动窃听、主动入侵、拒绝服务则是这些攻击的常见方式。因此,安全性在网络的设计中至关重要。

‘肆’ 什么是无线传感器网络

无线传感器的无线传输功能,常见的无线传输网络有RFID、ZigBee、红外、蓝牙、GPRS、4G、2G、Wi-Fi、NB-IoT。
与传统有线网络相比,无线传感器网络技术具有很明显的优势特点,主要的要求有: 低能耗、低成本、通用性、网络拓扑、安全、实时性、以数据为中心等。

‘伍’ 无线传感网络的发展

这个问题的范围有点大。
简而言之,无线传感器网络(wireless sensor network,wsn)作为物联网(internet of thing,IOT)的重要组成部分,目前在智能家居、精准农业、林业监测、军事、智能建筑、智能交通等领域都在逐渐展开应用。能被传感器sensor感知的物理参量(温度、湿度、震动、加速度、二氧化碳浓度...),包括video、image、audio等多媒体数据,通过wsn节点的自组网,远程采集、传输至监控端。

目前制约wsn普及的因素主要有:能耗(通常wsn节点较小,2节电池供电)、传输范围(射频芯片cc2430,我们做实验,在150m左右,信号已经很差),还有最重要的,硬件成本。

wsn特别适合:无人监守、不适合人去的地方(如山体滑坡监测等、煤矿瓦斯浓度监测...等)

以上文字原创。只是简要回答你的问题,因为问题范围有点大。

‘陆’ 无线传感器网络和嵌入式系统开发这两个研究方向,哪一个更有前途

进入二十一世纪以来,高新技术的发展日新月异,多学科交叉领域成为当前研究的热点。MEMS、无线通信、嵌入式系统和传感器技术的发展和融合,推动了具有现代意义的无线传感器网络的产生和发展。无线传感器网络是由分布于一定的监控区域内,用于监测特定环境信息的无线传感器网络节点组成的。作为通信,自动化以及计算机领域的一门新技术,无线传感器网络已经在军事国防、城市管理、环境检测、危险区域的远程控制等领域得到了广泛的研究与应用。 为了实现对无线传感器网络定位、组网、路由和能量管理等技术的深入研究,采用嵌入式系统技术设计一种无线传感器网络是十分必要并且可行的。 本文给出了嵌入式无线传感器网络节点的软硬件设计方案。在综合考虑节点性能、功耗、成本等基础上,采用当前流行的ARM系列微处理器芯片AT91SAM7S256,结合射频芯片CC2420、GPRS模块MC39i、温度传感器TMP05和加速度传感器ADXL202实现无线传感器网络节点的硬件设计。采用嵌入式实时操作系统FreeRTOS,TCP/IP协议栈和ZigBee组网协议栈构建节点软件开发平台,设计各个功能模块的驱动和应用程序,实现了节点间的通信、利用GPRS模块进行数据的传输和传感器信号的采集等功能。采用VB.NET设计了数据中心软件用于接收远程无线传感器网络的信息。本文详细地阐述了嵌入式无线传感器网络的总体方案设计、主要功能模块的硬件和软件设计过程。 论文最后对嵌入式无线传感器网络节点各功能模块进行了测试,验证了节点及整个无线传感器网络的性能。本文给出的嵌入式无线传感器网络具有性能高、功耗可控、可升级性等特点,可为无线传感器网络相关技术的深入研究提供平台,为多个领域的应用开发提供参考。

‘柒’ 有没有人知道国内有哪几家公司是研究无线传感器网络方面的。还有待遇怎么样呢

编号 单位名称
001 中科院上海微系统与信息技术研究所
002 中国电子技术标准化研究所
003 重庆邮电大学
004 深圳市海思半导体有限公司
005 杭州家和物联技术有限公司
006 山东省计算中心
007 中国科学院软件研究所
008 安徽大学
009 上海北京大学微电子研究院
010 清华大学
011 华为技术有限公司
012 东南大学
013 中国科学院嘉兴无线传感网工程中心
014 中国科学院计算技术研究所
015 中国科学院研究生院
016 中国科学院声学研究所
017 中国科学院微电子研究所
018 上海大学
019 西安西电捷通无线网络通信有限公司
020 苏州博联科技有限公司
021 西北工业大学
022 工业和信息化部电信研究院
023 北京邮电大学
024 深圳先进技术研究院
025 北京农业信息技术研究中心
(国家农业信息化工程技术研究中心)
026 北京交通大学
027 中国人民解放军信息工程大学
国家数字交换系统工程技术研究中心(NDSC)
028 中国电子科技集团公司第七研究所
029 大唐移动通信设备有限公司
030 北京天地互连信息技术有限公司
031 江苏省电子信息产品质量监督检验研究院
032 国家无线电监测中心检测中心
033 无锡物联网产业研究院
034 南京邮电大学
035 北京清远华程科技有限公司
036 中国电子科技集团公司第五十二研究所
037 中国海洋大学
038 野村综研(上海)咨询有限公司
039 江苏省邮电规划设计院有限责任公司
040 西安优势微电子有限责任公司
041 广州市香港科技大学霍英东研究院
042 上海城基中控技术有限公司
043 中兴通讯股份有限公司
044 浙江大学
045 工业和信息化部电子第五研究所
046 合肥工大高科信息技术有限责任公司
047 鼎桥通信技术有限公司
048 国网信息通信有限公司
049 富士通研究开发中心有限公司
050 成都千嘉科技有限公司
051 上海华魏光纤传感技术有限公司
052 上海贝尔股份有限公司
053 福建星网锐捷网络有限公司
054 成都卫士通信息产业股份有限公司
055 中国电子科技集团公司第四十九研究所
056 北京时代凌宇科技有限公司
057 浙江大华技术股份有限公司
058 中国互联网信息中心
059 中国移动通信集团
060 思科系统(中国)研发有限公司
061 中国电信集团公司
062 中国联合网络通信集团有限公司
063 山东中创软件商用中间件股份有限公司
064 广州国润信息科技股份有限公司
065 中国物品编码中心
066 四川久远新方向智能科技有限公司
067 郑州轻工业学院
068 大连理工大学
069 上海市城市建设设计研究院
070 杭州物联网络科技有限公司
071 爱思开电讯投资(中国)有限公司
072 中国科学院合肥物质科学研究院
073 华南理工大学
074 泰科电子(上海)有限公司
075 河南汉威电子股份有限公司
076 金鹏电子信息机器有限公司
077 无锡市第四人民医院
078 西安电子科技大学
079 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
080 迈普通信技术股份有限公司
081 重庆大学
082 中兴软件技术(南昌)有限公司
083 中国电力科学研究院
084 苏州华天亚迅科技有限公司
085 昆山双桥传感器测控技术有限公司
086 晨讯科技集团希姆通信息技术(上海)有限公司
087 成都伦力表具有限公司
088 威海北洋电气集团股份有限公司
089 中航电测仪器股份有限公司
090 电子科技大学
北京威讯紫晶科技有限公司
深圳市天智系统技术有限公司
北京工业大学
中国科学技术大学苏州研究院
常州视觉龙机电设备有限公司
成都理工大学
安徽建筑工业学院

艾默生过程管理
霍尼韦尔工业
西门子
邦纳
ABB

‘捌’ 开发zigbee无线传感器网络系统,主要完成的四大关键技术包括哪些

以下回答仅供参考:
1 ZigBee芯片选择 2 ZigBee网络组建方案 3 ZigBee功耗设计 4 ZigBee 传感器方案

‘玖’ 简述无线传感网发展历史的阶段划分和各阶段的技术特点

无线传感器
无线传感器的组成模块封装在一个外壳内,在工作时它将由电池或振动发电机提供电源,构成无线传感器网络节点。它可以采集设备的数字信号通过无线传感器网络传输到监控中心的无线网关,直接送入计算机,进行分析处理。如果需要,无线传感器也可以实时传输采集的整个时间历程信号。
发展历程
早在上世纪70年代,就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感器网络雏形,我们把它归之为第一代传感器网络。随着相关学科的的不断发展和进步,传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力,并通过与传感控制器的相联,组成了有信息综合和处理能力的传感器网络,这是第二代传感器网络。而从上世纪末开始,现场总线技术开始应用于传感器网络,人们用其组建智能化传感器网络,大量多功能传感器被运用,并使用无线技术连接CONTROLENGINEERING China版权所有,无线传感器网络逐渐形成。
无线传感器网络是新一代的传感器网络,具有非常广泛的应用前景,其发展和应用,将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。发达国家如美国,非常重视无线传感器网络的发展CONTROLENGINEERING China版权所有,IEEE正在努力推进无线传感器网络的应用和发展,波士顿大学(BostonUnversity)还于最近创办了传感器网络协会(Sensor Network Consortium),期望能促进传感器联网技术开发。除了波士顿大学,该协会还包括BP、霍尼韦尔(Honeywell)、Inetco Systems、Invensys、L-3Communications、Millennial Net、Radianse、Sensicast Systems及Textron Systems。美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时,更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术,《商业周刊》预测的未来四大新技术中,无线传感器网络也列入其中。可以预计,无线传感器网络的广泛是一种必然趋势,它的出现将会给人类社会带来极大的变革。
应用现状
虽然无线传感器网络的大规模商业应用CONTROLENGINEERING China版权所有,由于技术等方面的制约还有待时日,但是最近几年,随着计算成本的下降以及微处理器体积越来越小,已经为数不少的无线传感器网络开始投入使用。目前无线传感器网络的应用主要集中在以下领域:
1 环境的监测和保护
随着人们对于环境问题的关注程度越来越高,需要采集的环境数据也越来越多,无线传感器网络的出现为随机性的研究数据获取提供了便利,并且还可以避免传统数据收集方式给环境带来的侵入式破坏。比如,英特尔研究实验室研究人员曾经将32个小型传感器连进互联网,以读出缅因州"大鸭岛"上的气候,用来评价一种海燕巢的条件。无线传感器网络还可以跟踪候鸟和昆虫的迁移,研究环境变化对农作物的影响,监测海洋、大气和土壤的成分等。此外,它也可以应用在精细农业中控制工程网版权所有,来监测农作物中的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等。

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