Chp4 传感器与无线传感网

传感器(Sensor;Measuring Element;Transducer)是一种以一定的精确度把“被测量”转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置,能完成检测任务;它的输入量是某一被测量,可能是物理量,也可能是化学量、生物量等;它的输出量是某种物理量,这种量要便于传输、转换、处理、显示等,这种量可以是气、光、电量,但主要是电量;输入与输出的转换规律已知,转换精度要满足测控系统的应用要求。

分类

应变式传感器

当被测物理量作用在弹性元件上时,弹性元件的变形会引起应变敏感元件阻值的变化,这样就构成了电阻应变式传感器。这种传感器通过转换电路可以将阻值的变化转变成电压输出,电压变化的大小就可以反映出被测物理量的大小。应变式传感器的灵敏度较高,目前已经应用于各种检测系统中。

光电式传感器

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。光电传感器的基础是光电转换元件的光电效应,是将光通量转换为电量的一种传感器。由于光电测量方法灵活多样,可测参数众多,具有非接触、高精度、高可靠性和反应快等特点,使得光电传感器在检测和控制领域获得了广泛的应用。

光电传感器一般由光源、光学通路和光电器件三部分组成,其中表示被测量可以直接引起光量变化的检测方式,表示被测量在光传播过程中调制光量的检测方式。

超声波传感器

声音是由物体振动产生的。人们能听到的声音频率在20Hz-20000Hz范围内,超过20000称为超声波。超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器,对液体、固体的穿透本领很大,在不透明的固体中尤其适用,可穿透几十米的深度。

半导体传感器

半导体传感器(Semiconductor Transducer)是利用半导体材料各种物理和化学特性制成的传感器。半导体传感器利用了近百种物理效应和材料特性,种类繁多。半导体传感器所采用的半导体材料多数是硅以及化合物,优点是灵敏度高、响应速度快、体积小、重量轻,便于集成化、智能化,能使检测与转换一体化。

生物传感器

生物传感器(biosensor),是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。是由固定化的生物敏感材料作识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)、适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等)及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。

无线传感器网络的概念

无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)由部署在监测区域内的传感器节点组成,这些节点数量很大、体积微小,通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络。

WSN是物联网的基本组成部分,可以将客观物理世界与信息世界融合在一起,能够改变人与自然界的交互方式,极大地扩展现有网络的功能和人类认识世界的能力。

无线传感器网络的组成

WSN通常包括传感器节点(Sensor Node)、汇聚节点(Sink Node)和管理节点。大量传感器节点随机部署在检测区域(Sensor Field)内部或者附近,通过自组织的方式构成网络。传感器节点检测到的数据沿着其他节点逐跳地进行传输,在传输过程中检测数据可能被多个节点处理,经过多跳路由后到达汇聚节点,最后通过互联网或卫星到达管理节点。

无线传感器网络的特点

WSN就是由大量廉价微型的传感器节点,通过无线通信方式形成的一个特殊的Ad hoc网络。WSN随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微小节点通过自组织方式构成网络,借助节点中内置的形式多样的传感器,可以协作地测量所在周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波等信号。

WSN是一种全新的信息获取平台,能够实时监测和采集网络分布区域内各种检测对象的信息,并将这些信息发送到网关节点,以实现指定范围内目标的检测与跟踪。WSN具有移动性和自组织性,是一个动态的大规模网络,在硬件资源有限、能量受限、无人值守的环境下,可以将数据传送给用户。

无线传感器网络的核心技术

在确定采用WSN技术进行应用系统的设计后,首先面临的问题是采用哪种组网模式。WSN可以采用下面的组网模式。

(1)扁平组网模式

(2)基于分簇的层次型组网模式om

(3)网状网模式

(4)移动汇聚模式

组网模式决定了网络的总体拓扑结构,但为了实现WSN的低能耗运行,还需要对节点连接关系的时变规律进行细粒度控制。目前主要的拓扑控制技术分为时间控制、空间控制和逻辑控制3种。

媒体访问控制和链路控制可以解决无线网络中普遍存在的冲突和丢失问题,能够根据网络中数据流的状态控制临近节点、乃至网络中所有节点的信道访问方式和顺序,从而达到高效利用网络容量、减低能耗的目的。

WSN中的数据流向与Internet相反。在Internet中,终端设备主要从网络上获取信息;而在WSN中,终端设备是向网络提供信息。因此,WSN网络层协议的设计有自己的独特要求。由于WSN对能量效率有苛刻的要求,研究人员通常利用媒体访问控制的跨层服务来选择转发节点和数据流向。

无线传感器网络协议

WSN的数据链路层和网络层都有反映自身特点的协议。在WSN中,数据链路层用于构建底层的基础网络结构,控制无线信道的合理使用,确保点到点或点到多点的可靠连接;网络层则负责路由的查找和数据包的传送。

1.MAC协议

MAC协议处于数据链路层,是无线传感器网络协议的底层部分,主要用于为数据的传输建立连接,以及在各节点之间合理有效地共享通信资源。MAC协议对无线传感器网络的性能有较大的影响,是保证网络高效通信的关键协议之一。

2.路由协议

在WSN中,路由协议主要负责路由的选择和数据包的转发。传统无线通讯网络路由协议的研究重点是无线通讯的服务质量,相对传统无线通讯网络而言,WSN路由协议的研究重点是如何提高能量效率、如何可靠地传输数据。

物联网概论(IoT)__Chp4 传感器与无线传感网//WSN相关推荐

  1. 物联网感知——无线传感网WSN

    一.无线传感器网络 无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由部署在监测区域内大量微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作地 ...

  2. 物联网传感技术——无线传感网概述

    一.无线传感网络概述 近年来,传感技术.无线通信技术与嵌入式计算技术的不断进步,推动了低功耗.多功能传感器的快速发展,使其在微小体积内能够集成信息采集.数据处理和无线通信等多种功能.有这种微型传感器网 ...

  3. 物联网传感技术 第一章无线传感网概述

    第一章  无线传感网概述 读写器按照通信方式分为三种模式:主从模式,定时模式和触发模式.从读卡方式上来分,又区分为:单卡模式和多卡模式. 1.1无线传感器网络概述 物联网发展中的一个重要的组成部分:微 ...

  4. 《高级计算机网络》之无线传感网——大连理工大学研究生课程整理笔记(非常详细,通俗易懂)

    注:本文是根据大连理工大学研究生课程<高级计算机网络>整理的笔记,非常全面和详细,通俗易懂,对于您考试或者面试都会有很大的帮助,如果对您有用,请点个赞吧!! <高级计算机网络> ...

  5. An Energy-Efficient Ant-Based Routing Algorithm for Wireless Sensor Networks (无线传感网中基于蚁群算法的能量有效路由)2

    牙说:接着上一篇继续写. 论文标题:An Energy-Efficient Ant-Based Routing Algorithm forWireless Sensor Networks 作者:Tia ...

  6. An Energy-Efficient Ant-Based Routing Algorithm for Wireless Sensor Networks (无线传感网中一种基于蚁群算法的能量有效路由)

    牙说:这篇论文是研究蚁群算法在能量有效路由协议的过程中必读的一篇文章,原是全英文,在这里按照自己的理解大致翻译成中文,好好学习,与君共勉. 论文题目:An Energy-Efficient Ant-B ...

  7. 无线传感网路由协议(一)

    (一)概述 一.无线传感器路由协议的特点与要求 1.特点 无线传感网路由协议负责将分组从源节点通过网络节点转发到目的节点,它主要包括两个方面的功能:①寻找源节点和目的节点间的优化路径 ②将数据分组沿着 ...

  8. 对于无线传感网的初步认识

    前两天上课的时候,老师提了几个问题,我觉得可以形成我们对无线传感的的初步认知,我自己做了些总结 1.什么是无线传感网? 无线传感网是由一组无线传感器节点以ad hoc(自组织)方式组成的无线网络,其目 ...

  9. 无线传感网的MAC层协议

    非理想特性: 无线传感网的协议栈 MAC层的帧结构 MAC层协议:           功能:数据成真,真校验,             传感器节点之间分配和共享无线传感网节点           M ...

最新文章

  1. centos php 开启libgdgd_Linux下开启PHP GD库支持
  2. puppet cron 模块
  3. oracle加undo+resize,How To resize undo tablespace in Oracle
  4. UNIX/LINUX程序设计教程(1)-- 获取系统信息
  5. wpf控件设计时支持(1)
  6. require.context
  7. php cookie 二级域名,php如何设置cookie对整个域名有效及二级域名
  8. kafka消息消费有延迟_RabbitMQ与Kafka的技术差异以及使用注意点
  9. Flutter进阶—质感设计之列表项
  10. 「leetcode」47.全排列 II【回溯算法】详细图解!
  11. Java数组去掉重复的方法集
  12. 在J.U.C多线程中,AQS维护这一个CLH同步队列,这个队列遵循着FIFO原则
  13. 论文笔记(十八):Object Detection and Spatial Location Method for ... Based on 3D Virtual Geographical Scen
  14. Ftp搜索引擎开发实践
  15. 判断英语名词可数和不可数
  16. 想从事Python后端开发?如何入门和学习,这篇文章来告诉你。
  17. 解决win10设备管理器及操作找不到蓝牙
  18. Java实现office转PDF文件支持全部转换及Excel转换乱码和格式错乱解决
  19. 迪拜“烧掉800亿”造了座烂尾岛,奇葩建筑惊呆网友:有钱人的世界,我不懂!
  20. linux DRM/KMS 测试工具 modetest、kmscude、igt-gpu-tools (一)

热门文章

  1. Flink 相关操作
  2. windows下安装mongodb时报错verify that you have sufficient privileges to start system services解决方法
  3. c语言 循环结构 ppt,C语言中 循环结构.ppt
  4. 【fairy】实验吧——看起来有点难
  5. java计算机毕业设计五金机电市场批发零售管理信息系统源程序+mysql+系统+lw文档+远程调试
  6. 蓄水池问题c语言编程,基于51单片机的蓄水池自动控制系统(35页)-原创力文档...
  7. CSDN编程竞赛第八期 | 参赛经历分享
  8. 微信小程序开发文档官方
  9. css浮动布局自适应,CSS 几种常用自适应布局
  10. 关于eMule下载伤硬盘的话题(官方解释)