無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的應(yīng)用研究

何劍海

（寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 寧波 315800）

當(dāng)前，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展的影響之下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也進(jìn)入了新紀(jì)元，在此前提條件之下促使了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與應(yīng)用，促使傳感手段的豐富，處理能力的增強(qiáng)，使其在眾多領(lǐng)域中得以應(yīng)用，為生活中人們獲取有效、真實(shí)的信息帶來了極大的便利性。

1 關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的概況

（1）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的背景與概念。早在20世紀(jì)的90年代中后期，人們就已經(jīng)開始對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究，其與塑料電子學(xué)與仿生人體器官兩項(xiàng)技術(shù)一起被稱為未來全球的三大高科技產(chǎn)業(yè)。因而，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)完全是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中的一門重要的熱門技術(shù)。關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)位置相關(guān)信息的確定十分有必要，而由傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)信息的監(jiān)測(cè)只有與坐標(biāo)信息相對(duì)應(yīng)之后，才算真正完成一個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象的確認(rèn)。因而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)也是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一項(xiàng)最為基本的功能。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的定義指的是大量的傳感器節(jié)點(diǎn)通過自由組織的形式所形成的，最終借助節(jié)點(diǎn)之間的互相協(xié)作來實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)象的監(jiān)測(cè)，對(duì)信息進(jìn)行采集和處理后，再依靠網(wǎng)絡(luò)形式傳遞給觀察者。其中組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的基本單元就是指?jìng)鞲衅鞯墓?jié)點(diǎn)，因而傳感器節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定與否直接影響到了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全與可靠的問題。

（2）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的特點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容：①大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用中，我們?yōu)榱双@取多而精確的信息，通常要對(duì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的區(qū)域進(jìn)行大范圍的對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行部署，通常傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量多為千萬以上，甚至還要更多。一般傳感器的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，主要指的是兩個(gè)方面，一方面是指?jìng)鞲衅鞯墓?jié)點(diǎn)在地理區(qū)域中的分布范圍廣；另一方面指的是在特點(diǎn)空間范圍中，對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行密集裝的部署。②資源的有限性。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的成本與體積對(duì)其進(jìn)行限制，使得該技術(shù)在數(shù)據(jù)的計(jì)算、儲(chǔ)存以及處理上都具有局限性。③網(wǎng)絡(luò)組織的動(dòng)態(tài)性。在傳感器節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響之下，通常會(huì)在工作狀態(tài)與睡眠狀態(tài)中切換，因而故障時(shí)常出現(xiàn)。對(duì)此，就需要借助新的傳感器節(jié)點(diǎn)來提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，對(duì)環(huán)境帶來的不利影響進(jìn)行改善，最終使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠與該技術(shù)相適應(yīng)。④以數(shù)據(jù)為中心。一般在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用中，對(duì)某個(gè)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)得出的監(jiān)測(cè)指標(biāo)值要比某個(gè)節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)高，而觀察者在對(duì)某一事件查詢的時(shí)候，是將自己所關(guān)心事件的通告給網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，卻不是針對(duì)某編號(hào)相對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。⑤對(duì)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。當(dāng)前不管是感知客觀物理世界，還是獲取相關(guān)信息，都離不開傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。而傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更為注重的是不同網(wǎng)絡(luò)之間的差異性。只有真正地將傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)后才能夠提高和保證目標(biāo)系統(tǒng)的高效。

2 當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的應(yīng)用的現(xiàn)狀

當(dāng)前，在學(xué)術(shù)、軍事與工業(yè)等各界之中，因?yàn)闊o線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)所凸顯的龐大科學(xué)價(jià)值與應(yīng)用價(jià)值，它們對(duì)該技術(shù)越來越重視。特別是在近幾年時(shí)間里，隨著無線通信技術(shù)、片上系統(tǒng)與MEMS等技術(shù)的快速發(fā)展，傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)呈現(xiàn)出一片廣闊的發(fā)展前景。

不過，關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的研究，當(dāng)前仍然處于剛剛起步的階段。而在投入到使用中少數(shù)商業(yè)產(chǎn)品，也與實(shí)際產(chǎn)生了很大的差距。為了實(shí)現(xiàn)傳感器技術(shù)的實(shí)用化，在國外中相繼建設(shè)了各種演示系統(tǒng)，相關(guān)的理論成果也相繼推出。

在中國對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究相對(duì)來說較為少，直到近幾年，一些高等院校與相關(guān)的科研機(jī)構(gòu)才開始對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從理論與應(yīng)用等方面開展研究。當(dāng)前關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的研究有兩個(gè)階段：階段一對(duì)MEMS技術(shù)的利用極為偏重，一次對(duì)具小型化特點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)；階段二指的是對(duì)網(wǎng)絡(luò)本身的特點(diǎn)進(jìn)行關(guān)注與研究，同時(shí)，這一階段也是對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究的熱點(diǎn)。

而除了網(wǎng)絡(luò)本身所存在的問題之外，其余的一些關(guān)鍵問題也引起了相關(guān)研究工作人員的關(guān)注和重視。這些問題包括傳感器節(jié)點(diǎn)的定位問題、時(shí)鐘同步、軟硬件的設(shè)計(jì)與制造以及關(guān)于動(dòng)態(tài)功率管理等的問題。

3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)具體的實(shí)際應(yīng)用

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)主要運(yùn)用在以下幾個(gè)領(lǐng)域中：

（1）軍事領(lǐng)域。該技術(shù)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用是將命令、控制、通信、計(jì)算、智能、監(jiān)視、偵察與定位集結(jié)為一體的龐大戰(zhàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)體系。在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用，無線傳感器技術(shù)的節(jié)點(diǎn)密集，成本低，隨即分布，再就是適應(yīng)環(huán)境的能力強(qiáng)，也利于惡劣的環(huán)境工作。

（2）環(huán)境方面。一般在森林環(huán)境、火災(zāi)的監(jiān)測(cè)等環(huán)境方面中，傳感器節(jié)點(diǎn)可以在森林中隨即進(jìn)行分布，對(duì)森林環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)定期向相關(guān)的部門進(jìn)行報(bào)告。

（3）醫(yī)療方面。在醫(yī)療中，對(duì)患者和老人安裝這種獨(dú)具特殊用途的傳感器節(jié)點(diǎn)，對(duì)他們的情況隨時(shí)隨地進(jìn)行監(jiān)護(hù)，將他們血壓、血糖以及脈搏等方面的身體狀況及時(shí)掌控，然后在突發(fā)事件出現(xiàn)后第一時(shí)間進(jìn)行搶救。該技術(shù)的應(yīng)用也必然為將來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療提供了方便性與快捷性。

（4）商業(yè)方面。在家居、工作環(huán)境中的智能化，也均由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。此外，工廠自動(dòng)化的生產(chǎn)線，以及倉庫的存儲(chǔ)管理等領(lǐng)域中對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)用也日漸受重視。

4 結(jié)語

在以上的論述中，本文指出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在未來具有廣闊的市場(chǎng)前景，憑借獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在軍事、醫(yī)療、商業(yè)以及環(huán)保救災(zāi)領(lǐng)域中倍受重視與關(guān)注。因而這也決定了人們?cè)诮窈蟮陌l(fā)展中要不斷的對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行深入研究，以便高效的利用，最終為社會(huì)生活創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

[1]孫利民，李建中，陳渝，等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[M].北京:清華大學(xué)出版社，2005.

[2]任豐原，黃海寧，林闖.無線傳感器網(wǎng)絡(luò).軟件學(xué)報(bào)[J].2003，（ 14）.