LaunchPad用声源定位的无线传感器网络设计(2)

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结论 27

致谢 28

参考文献 29

引言

1.1 无线传感网络概述

1.1.1 无线传感网络概念

无线传感网络是由许多具有通信与计算能力的小型传感器节点密集布设在监控区域而构成的能够根据环境自主完成指定任务的“智能”自治测控网络系统，其网络拓扑能够动态变化，且具有自组织、自治、自适应等智能属性。[1]

在实际的应用中，节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中参数对象的信息，并发送给观察员。借助传感器网络的力量，人们可以直接感知客观世界，从而极大地扩展了现有网络的功能和人类认识世界的能力。[2]

无线传感网络结构如图1-1所示，无线传感器网络系统通常包括传感器节点（sensor node）、汇聚节点（sink node）和管理节点。传感器节点采集监测环境数据，然后以无线方式发送，距离汇聚节点较远的多级传感器子节点通过其它子节点逐跳地进行传输，并最终经过多跳后路由到汇聚节点，汇聚节点将收集到的信息通过外围网络发送到管理节点。另一方面，用户可以通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。

传感器网络体系结构

图1-1 传感器网络体系结构

传感器节点通常是一个微型的嵌入式系统，通常携带能量十分有限的电池，这就要求它具有价格低功耗小的特点，因而它的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱。从网络功能上看，每个传感器节点除了进行本地信息采集和数据处理外，往往还要对其它节点转发来的数据进行存储、管理和运算等处理。

汇聚节点的处理能力、存储能力和通信能力在整个网络中相对较强。它需要同时连接传感器网络与Internet等外部网络，不仅要发布管理节点的监测任务，还要把收集到的数据转发到外部网络上。

1.1.2 无线传感网络特点

传感器网络是无线自组网（mobile ad-hoc network）的一种，它集监测、控制及无线通信于一体，并以监控物理世界为主要目标。[4]传感器网络的主要特点体现在以下几个方面：

（1）大规模网络。为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，不仅是将传感器节点分布在很大的地理区域内，而且，传感器节点的部署也要求很密集，即在面积不大的空间内，密集部署了大量的传感器节点。

（2）应用相关的网络。客观世界的物理量多种多样，不同的传感器网络检测物理量也是不同的，因此对传感器的应用系统也有多种多样的要求。不同应用背景对传感器网络的要求不同，其硬件平台、软件系统和网络协议必然会有很大差别。

（3）动态性强。传感器网络很容易受到物理环境的影响，并使其拓扑结构发生相应的改变。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化，具有动态的系统可重构性。

（4）以数据为中心的网络。由于传感器节点随机部署，构成的传感器网络与节点编号之间的关系是完全动态的，所以节点编号与节点位置没有必然联系。用户使用传感器网络查询事件时，直接将所关心的事件通告给网络，网络在获得指定事件的信息后汇报给用户。这种以数据本身作为查询或传输线索的思想更接近于自然语言交流的习惯。 [5]