无线传感器网络及其典型应用

无线传感器网络在军事和民用领域有着广阔的应用前景，如军事侦察、环境监测、YL监护、空间探索、城市交通管理、仓储管理等，成为信息技术的一个新的应用领域。
1．军事应用
　　信息技术正推动着一场新的军事变革。信息化战争要求作战系统“看得明、反应快、打得准”，谁在信息的获取、传输、处理上占据优势（取得制信息权），谁就能掌握战争的主动权。传感器网络以其独特的优势，能在多种场合满足军事信息获取的实时性、准确性、全面性等需求。

　　无线传感器网络可以协助实现有效的战场态势感知，满足作战力量“知己知彼”的要求。典型设想是用飞行器将大量微传感器结点散布在战场的广阔地域，这些结点自组成网，将战场信息边收集、边传输、边融合，为各参战单位提供“各取所需”的情报服务。
　　无线传感器网络还可为火控和制导系统提供准确的目标定位信息。网络嵌入式系统技术(NEST)战场应用实验是美国国防**研究计划局(DARPA)主导的一个项目，它应用了大量的微型传感器、先进的传感器融合算法、自定位技术等方面的成果。2003年，该项目成功地验证了能够准确定位敌方狙击手的传感器网络技术，它采用多个廉价音频传感器协同定位敌方射手，并标识在所有参战人员的个人计算机中，三维空间的定位精度可达到1.5米，定位延迟达到2秒，甚至能显示出敌方射手采用跪姿和站姿射击的差异，如图所示。



　　无线传感器网络还可在对付化学武器方面发挥重要作用。美国Cyrano Sciences公司已将化学剂检测和数据解释组合到一种专有的芯片技术中，称为Cyrano NoseChip。基于这一技术可创建一个低成本的化学传感器系统，捕获和解释数据，并提供实时告警，以应付恐怖分子使用化学武器进行的攻击。该系统在前端使用一个C320手持传感器（如图5所示）负责收集有关化学剂的数据。该传感器建有与后端笔记本电脑的无线连接，电脑上运行着远程监控和服务器过程。该系统使用IBM公司的无线通信设备WebSphere MQ Everyplace传输数据。这个手持设备还可以小型化为微小结点，部署到监测环境中去，形成自主工作的无线传感器网络。



2．民用

　　除了军事上的应用，传感器网络在民用领域也有相当广阔的前景。如在环境监测中，可以监测大气成分的变化，从而对城市空气污染进行监控；可以监测土壤成分的变化，为农作物的培育提供依据；可以监测降雨量和河水水位的变化，实现洪水预报；可以监测空气温度和湿度的变化，实现森林火灾的预警。在生物学研究中，可以跟踪候鸟等的迁徙，实现动物栖息地的监控。在空间探索中，可以在星球表面布撒传感器结点，实现对星球表面的长时间监测。在YL方面，可以在病人身上安置传感器，让医生可随时远程了解病情。在交通管理方面，可以监测道路拥塞情况，实现GX的道路交通运输管理。此外，无线传感器网络在智能家居、智能办公环境等方面也可一展身手。

　　动物栖息地监控是牵引当前传感器网络研究的一类重要应用。***的是美国加州大学的研究人员在美国缅因州海岸的大班岛（Great Duck Island）上部署的一个传感器网络(如图6所示)，用来监测风暴海燕的行为。这种海燕习性十分特殊，只栖息在这个小岛上，用通常的手段很难观察研究这种动物，因此，鸟类学家和伯克利分校的学者以及Intel公司联合开发了这个传感器网络。它的传感器结点称为Mica mote，使用4MHz的Atmel Atmega 103微控制器，无线通信速率为40kbps。这些传感器结点将获取的数据传给一个基站，后者负责汇总并通过卫星每隔15分钟便向位于伯克利的数据库发送一批数据。用户可以访问伯克利的数据库，而在大班岛上则可以使用一个类似PDA的设备和网络直接交互，调整采样频率或配置能量管理参数