无线传感器网络中节点休眠调度机制研究

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1、第1章无线传感器网络概述1．3应用MEMS支持下的微小传感器技术和节点间的无线通信能力为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景，主要表现在军事、环境、健康、家庭和其他商业领域。当然，在空间探索和灾难拯救等特殊的领域，无线传感器网络也有其得天独厚的技术优势(任丰原，2003)。(1)军事方面无线传感器网络是由密集型、低成本、随机分布的节点组成的。自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃，这一点是传统的传感器技术所无法比拟的，也正是这～点，使无线传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境中

2、。包括监控我军兵力、装备和物资，监视冲突区，侦察敌方地形和布防，定位攻击目标，评估损失，侦察和探测核、生物和化学攻击。在战场上，指挥员往往需要及时准确地了解部队、武器装备和军用物资供给的情况，布撤的传感器将采集相应的信息，并通过汇聚节点将数据送至指挥所，再转发到指挥部，最后融合来自各战场的数据形成我军完备的战区态势图。在战争中，对冲突区和军事要地的监视也是至关重要的，通过铺设无线传感器网络，以更隐蔽的方式近距离地观察敌方的布防；当然。也可以直接将传感器节点撤向敌方阵地，在敌方还未来得及反应时迅速收集利于作战的信息

3、。(2)环境科学随着人们对于环境的日益关注，环境科学所涉及的范围越来越广泛。通过传统方式采集原始数据是一件困难的工作。无线传感器网络为野外随机性的研究数据获取提供了方便，比如，跟踪候鸟和昆虫的迁移。研究环境变化对农作物的影响。监测海洋、大气和土壤的成分等。ALEl玎系统中就有数种传感器来监测降雨量、河水水位和土壤水分，并依此预测爆发山洪的可能性(Bonnet，2000)。美国加州大学伯克利分校Intel实验室和大西洋学院联合在一个海岛上部署了一个多层次的传感器网络系统(Wang，2003)，用来监测岛上海燕的生活

4、习性。类似地，传感器网络对森林火灾准确、及时地预报也应该是有帮助的。此外，无线传感器网络也可以应用在精细农业中，以监测农作物中的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等。第1苹无线传感器网络概述(3)医疗健康如果在住院病人身上安装特殊用途的传感器节点，如心率和血压监测设备，利用无线传感器网络，医生就可以随时了解被监护病人的病情，进行及时处理州ou∥，2000)。还可以利用无线传感器网络长时间地收集人的生理数据，这些数据在研制新药品的过程中是非常有用的，而安装在被监测对象身上的微型传感器也不会给人的正常生活带来太多的不便。此

5、外．在药物管理等诸多方面，它也有新颖而独特的应用。总之，传感器网络为未来的远程医疗提供了更加方便、快捷的技术实现手段。“)空间探索探索外部星球一直是人类梦寐以求的理想，借助于航天器布撒的传感器网络节点实现对星球表面长时间的监测，应该是一种经济可行的方案。NASA的JPL(JetPropulsionLabofato巧)实验室研制的SensorW曲s(JPL，2001)就是为将来的火星探测进行技术准备的，已在佛罗里达宇航中心周围的环境监测项目中进行测试和完善。(5)其他商业应用自组织、微型化和对外部世界的感知能力是传

6、感器网络的三大特点，这些特点决定了无线传感器网络在商业领域应该也会有不少的机会。比如，嵌入家具和家电中的传感器与执行机构组成的无线网络与Intemet连接在一起将会提供更加舒适、方便和具有人性化的智能家居环境；目前城市车辆监测和跟踪系统中已经应用了无线传感器网络(Shih，2001)；此外，在灾难拯救、仓库管理、交互式博物馆、交互式玩具、工厂自动化生产线等众多领域，无线传感器网络都将会孕育出全新的设计和应用模式(AkyiJd沱，2002)。1．4性能评价无线传感器网络的性能直接影响其可用性，至关重要。如何评价一个

7、无线传感器网络的性能是一个需要深入研究的问题。下面是几个评价无线传感器网络性能的标准(李建中，2003)：．第l章无线传感器网络概述(1)能量有效性：无线传感器网络的能量有效性是指该网络在有限的能量条件下能够处理的请求数量，能量有效性是无线传感器网络的一项重要性能指标。到目前为止，无线传感器网络的能量有效性还没有被模型化和量化，还没有被普遍接受的标准，需要进行深入研究。(2)生命周期：无线传感器网络的生命周期是指从网络启动到不能为观察者提供需要的信息为止所持续的时间。影响传感器网络生命周期的因素很多，既包括硬件因

8、素也包括软件因素，需要进行深入研究。在设计传感器网络的软、硬件时，必须充分考虑能源有效性，最大化网络的生命周期。(3)时间延迟：无线传感器网络的延迟时间是指当观察者发出请求到其接收到回答信息所需要的时间。影响传感器网络时间延迟的因素也有很多。时间延迟与应用密切相关，直接影响无线传感器网络的可用性和应用范围。目前的相关研究还很少．需要进行深入研究。(4)感知精度：无线传感器