無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位技術(shù)的研究

巢喜劍

（江西工程學(xué)院，江西 新余 338000）

1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展概述

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由眾多微型傳感器節(jié)點組成的多跳的字組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這些類似傳感器節(jié)點分布在監(jiān)測區(qū)域里并以無線的方式進行通信，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的目的是為了更好的傳感、收集和集中處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍里監(jiān)測目標(biāo)的信息，并及時傳達至客戶。起初進行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用開發(fā)的國家是歐美，后歐盟發(fā)展基金組織設(shè)立了很多相關(guān)項目，并進行開發(fā)和應(yīng)用。伴著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大步發(fā)站，其使用到的范圍：軍工方面、環(huán)保節(jié)能、現(xiàn)代與智能農(nóng)業(yè)、智能交通、醫(yī)療器械等，從而我們都可在anytim e、anyw here便捷能夠獲取有用和有效的信息，結(jié)果都將會是一種“四處都有”的傳感智能技術(shù)。

近幾年，物聯(lián)網(wǎng)（In ternet of Things，IoT）概念的提出引起了各國的高度關(guān)注。而我國就在1998年之前就著手開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)——傳感器/傳感網(wǎng)技術(shù)，在傳感網(wǎng)的世界里面，美國和中國都是標(biāo)準(zhǔn)和安全的制定者。2009年8月，溫家寶同志指出，“在我國傳感網(wǎng)發(fā)展過程中，要更早一點策劃將來，提早一點突破國外核心技術(shù)”。在今年兩會上，把物聯(lián)網(wǎng)作為為國家層次發(fā)展重點，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的春天和機遇已經(jīng)到來。

2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征

作為一般客戶而言，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常包括多傳感器的節(jié)點（senso r node）、網(wǎng)關(guān)節(jié)點/新宿節(jié)點（sink node）和客戶終端（user term inal）。這些節(jié)點都是通過飛機空中散發(fā)或手動部署等形式，很多節(jié)點都是布置在監(jiān)測區(qū)域。

現(xiàn)階段，無線網(wǎng)絡(luò)可以分為兩部分：第一部分是有基礎(chǔ)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，需要固定基站，如無線zigbee網(wǎng)；第二部分是無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，也叫做無基礎(chǔ)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點是不固定的，分散的。無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)包括終端快速移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點緩慢和靜止的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，無線傳感器網(wǎng)主要包涵直接拓撲、多幀路由、靈敏和周期時令受限等特性，另外還一些重要特性：

1）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用廣、集成度高。監(jiān)測一個地點范圍，添加成以萬計的節(jié)點集中活動在四周，感應(yīng)更加領(lǐng)面，并且路由以數(shù)據(jù)為中心。

2）資源稀缺。因為價格、設(shè)備大小、軟件等指標(biāo)，傳感器節(jié)的信息、傳輸距離、數(shù)據(jù)處理能力都在一定參考范圍內(nèi)。

3）抗干擾能力差，穩(wěn)定性不高。在環(huán)境惡劣的情況下很多無線網(wǎng)絡(luò)中的傳感器都在工作，又是節(jié)點集成度比較集中，環(huán)境差異干擾和節(jié)點間距干擾更強。所以，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)設(shè)計制定一定要有很強的抗干擾性和穩(wěn)定性。

3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)及分析

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是如今信息世界的熱點話題，其最主要包涵：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息技術(shù)等。以至于非常多得關(guān)鍵技術(shù)正在研究和改進。這些技術(shù)主要有：無線網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和核心應(yīng)用技術(shù)。其中核心應(yīng)用技術(shù)可以細分為：自組控制、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)整合、節(jié)點定位等。

3.1 自組控制

經(jīng)典的自組控制是指很多節(jié)點經(jīng)過某一特定的機制按照一定的規(guī)律自發(fā)的夠成一個互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。因為無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用廣、集成度高，節(jié)點密集布置，導(dǎo)致無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組控制技術(shù)應(yīng)該更智能和穩(wěn)定。

3.2 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用安全

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的前提是網(wǎng)絡(luò)，其中網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用衍生出來的安全問題包括聯(lián)網(wǎng)安全威脅和人為或物里攻擊的安全威脅，比方說：黑客破壞傳輸服務(wù)器使其癱瘓，或者間接改變網(wǎng)絡(luò)站點的性能指標(biāo)參數(shù)。

3.3 數(shù)據(jù)整合

數(shù)據(jù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的中心，所以要及時處理傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，而不是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)整合是指將把不同類別的多種數(shù)據(jù)按照一定要求進行傳輸和預(yù)處理，從而獲取客戶有用的實時數(shù)據(jù)。

3.4 定位技術(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最關(guān)鍵技術(shù)就是定位技術(shù)，所涉及的應(yīng)用層面很廣，預(yù)判斷節(jié)點坐標(biāo)位置也是一方面。從應(yīng)用層面來分，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位主要有節(jié)點定位和目標(biāo)定位，節(jié)點定位是自身網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)，目標(biāo)定位是無線傳感器頂層應(yīng)用的。

定位技術(shù)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中得到的應(yīng)用非常大，起到了根本作用，分析因素如下：

1）感知層的數(shù)據(jù)采集，利用傳感裝置隨時隨地了解目標(biāo)位置的變化。例如，海嘯預(yù)警需要準(zhǔn)確采集爆發(fā)地點和時間；通過衛(wèi)星尋找目標(biāo)節(jié)點，以此來計算出更精確地位置和信息等。

2）任務(wù)管理和狀態(tài)管理，使用無線網(wǎng)絡(luò)讓傳感器節(jié)點采集和處理的信息組成一個任務(wù)和狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如上圖1所示，及時跟新數(shù)據(jù)和信息。對節(jié)點任務(wù)比較多的范圍和狀態(tài)不穩(wěn)定的目標(biāo)進行跟蹤分析和反應(yīng)處理。

3）節(jié)點的定位是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的正常運行的前提。就如汽車導(dǎo)航是在無線或者本地設(shè)備的情況下對路況信息進行數(shù)據(jù)的分析和傳送，但是其作為節(jié)點的位置很重要。其次，網(wǎng)絡(luò)使用周期可以通過優(yōu)化冗余節(jié)點的位置來延長。

4 結(jié)束語

縱橫眼下熱點之信息現(xiàn)代化的實現(xiàn)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)正走進千家萬戶，它的應(yīng)用前景包羅萬象，猶如智能農(nóng)業(yè)、智能家居、環(huán)保醫(yī)療、軍事交通等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)是節(jié)點定位，目前已經(jīng)出現(xiàn)了很多節(jié)點定位的研究方法，但出于其定位目標(biāo)差異、集成度高或資源稀缺以及干擾強等缺點，總之有關(guān)節(jié)點定位的改進研究還有待提高和加強。

[1] 崔遜學(xué)，左從菊.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡明教程[M] .北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[2] 孫雨耕，張靜，孫永進，等.無線自組傳感器網(wǎng)絡(luò)[J] . 傳感技術(shù)學(xué)報，2004，2：114-124