无线传感网络在物联网技术中的意义与应用

2026/1/26 20:24:09

有效地子节点发送上来的;同时,子节点又保有父节点的密钥,以便对发出的数据进行跟踪。基站拥有所有密钥且拥有唯一的初始入网认证密钥。

4.4网络支撑层的研究 4.4.1节点定位问题

与一般的计算机网络相比,WSN在计算机软硬件所组成计算世界与实际物理世界之间建立了更为紧密的联系,只有结合位置信息,传感器获取的数据才有实际意义。许多WSN的研究成果都表明了节点位置信息的重要性,如在网络层,因为WSN节点无全局标识,可以设计基于节点位置信息的路由算法;在应用层,根据节点位置,WSN系统可以智能地选择一些特定的节点来完成任务,从而大大降低整个系统的能耗,提高系统的存活时间。许多对目标追踪问题的研究更是将节点位置已知作为一个前提条件。节点定位是WSN系统布设完成后面临的首要问题,它可表述为:依靠有限的位置已知节点,确定布设区中其它节点的位置,传感器节点间建立起一定的空间关系。当前对节点定位问题的研究一般都基于以下前提:(1)有一定比例的节点位置已知或具有GPS定位功能,这些节点的位置可作为定位参考点;(2)节点可能具有测量与邻节点距离的能力;(3)节点不具有自主移动能力。全球定位系统(GPS)已经在许多领域得到了应用,但由于价格高及有特殊环境要求等因素,不能为每个节点配备GPS接收装置。

目前无线传感器网络自身定位系统和算法的分类如下: (1)物理定位与符号定位。 (2)绝对定位与相对定位。 (3)紧密耦合与松散耦合。 (4)集中式计算与分布式计算。

(5)基于测距技术的定位和无须测距技术的定位。 (6)粗粒度与细粒度。

(7)三角测量、场景分析和接近度定位。

4.4.2时间同步

传统的分布式系统时间同步算法一般采用集中发布方式,即系统内的时间服务器通过单播或广播方式周期性地向客户节点发布时间,如:NTP。这种中心发布方式不适合在具有能量受限、节点易损坏和网络拓扑结构动态变化等特点的WSN中使用。目前对WSN时间同步的研究主要集中在两个方面:一是尽量减少同步算法对时间服务器及信道质量的依赖,缩短可能引起同步误差的“关键路径”;二是从能耗的角度,研究节能、高效的同步算法。Elson等人分析了WSN的工作模式,认为传感器节点在大部分时间内处于自主工作状态,只有在被监测事件发生后才需要协同通信。基于这种工作模式,Elson提出了一种“事后同步”方法

(post—factos)rllchronization),即在被监测事件发生之前,不对各节点进行同

步。只有当被监测事件发生后,参与协同工作的节点间才开始同步,共同推断事件发生时间。仿真表明,该方法有较好的节能特性,但实时性较差。Hill等人分

析了同步过程中由节点本地硬件处理引起的同步误差,提出了从硬件设计的角度提高时间同步精度的方法。为了准确记录物理层数据包到达时间,文中设计了专用硬件“同步加速器”,消除了由于对同步报文的本地处理所引发的不确定性,提高了时间同步的精度。综合WSN现有的时间同步方法在同步精度、同步有效时间、同步有效范围、能量消耗等方面的特点,Elson提出了针对WSN时间同步方法设计的五点建议:

·结合使用多种、可调的同步方式 ·尽量不维护全局时间信息 ·使用事后同步节能方式

·能够动态适应不同的应用需求 ·充分利用底层通信服务。

参考文献

1.阮殿旭.唐大放.张晓光.刘旭东Zigbee技术无线传感器网络在煤矿井下环境监测中的应用研究[期刊论文]-煤矿机械 2008(6)

2.李汉玲WSN24?Link系列无线传感器网络及应用[期刊论文]-机械工程与自动化 2008(2)

3.李汉玲WSN24?Link无线传感器网络在心电监护系统中的应用[期刊论文]-电脑开发与应用 2008(1)

4.朱轮.刘欣基于IAPIT的无线传感器网络定位算法研究[期刊论文]-科学技术与工程 2012(32)


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