时间：2022-10-04 02:02:32
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇无线传感器网络，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)11100067-01
一、无线传感器网络的定义
无线传感器网络是由大量的具有特定功能的传感器节点通过自组织的无线通讯方式,相互传递信息,协同的完成特定功能的智能专用网络[1]。它可以实时的监测,感知和采集网络所监控区域内的各种环境或监测对象的信息,并对收集到的信息进行处理后传送给终端用户。
二、无线传感器网络的结构
无线传感器网络系统基本包括传感器节点(sensor node),汇聚节点(sink node)和管理节点,其结构如图1所示。大量的传感器节点随机的布置在检测区域,节点以自组织的形式构成网络,通过多条中继方式将检测到的数据传送到汇聚节点,最后通过Internet或其他网络通讯方式将检测信息传送到管理节点。同样的,用户可以通过管理节点进行命令的,告知传感器节点收集检测信息[2]。
传感器节点是一个具有信息采集,处理和通信能力的微型嵌入式计算机系统,但是受限于携带电池能量有限的原因,其处理能力相对较弱。结构如图2所示。从网络功能上看,每个传感器节点除了要处理本地的信息,还需要协助其他节点进行转发和处理信息。
三、无线传感器网络的几个具体关键问题
(一)物理层协议。无线传感器网络是一个开放系统互联,按照国际标准化组织(ISO)的规定,为数据流传输所需的物理连接的建立、维护和释放提供的机械的、电气的、功能和规程性的模块就叫做物理层。从这个定义可以看出,物理层需要承担为数据终端提供数据传输通路、传输数据和完成管理工作的职责。具体到无线传感器网络就是介质的选择、频段的选择、调制技术以及扩频技术。因为是无线网络,传输介质自然要选电磁波了。不过,源信号要依靠电磁波传输必需要通过调制技术变成高频信号,当抵达接受端时,又通过解调技术还原成原始信号。目前采用的调制方法分为模拟调制和数字调制两种。它们的区别就在于调制信号所用的基带信号的模式不同而已(一为数字,一为模拟)。
(二)MAC层协议[3]。信号的传输要靠信道,因此信道也就成为了一种宝贵的资源。怎样合理有效的分配信道,就是数据链路层中的MAC子层要解决的问题了。
无线传感器网络经常使用的有三种MAC协议:传感器协议(S-MAC),分布式能量意识协议(DE-MAC)和协调设备协议。S-MAC协议通过调配节点的休眠方式来有效地分配信道;DE-MAC则采用周期性监听和休眠机制,避免空闲监听和串音,其目的是减少能耗和增加网络的生存周期;MD协议则能为大规模、低占空比运行的节点提供了不需要高精度时钟的可靠通信。
总体来说,无线传感器网络的MAC协议在分配信道的同时还要保证系统的能耗最低。
(三)路由。在具备底层传输协议的保障后,信息怎样快速地从源传输到目的地就是由路由协议来解决了。简单来说,路由要实现两个基本功能:确定最佳路径和通过网络传输信息。数据传输的途径存于路由表,由路由算法初始化并负责维护。
无线传感器网络与普通的网络不同,它有自己的特点:比如能量受限,通信方式以数据为中心,相邻节点的数据有着相似性,拓扑结构也在不断的变化等。与此对应,常规网络的路由并不一定能适应无线传感器网络。
下面来介绍几种常见的路由协议:
1.泛洪式路由。这是一种非常传统的路由协议。泛洪式路由不进行维护网络拓扑和相关路由计算,只负责以广播形式转发数据包,因此效率并不高。
2.SPIN。SPIN是一组基于协商并且具有能量自适应功能的协议。节点之间通过协商来确定是否有发送信号的必要,并实时监控网络中的能量负载来改变工作模式。以上两种协议都是平面路由协议,依照这种协议,节点并不进行分区归类。
3.LEACH。LEACH是一种分层网络协议,它以循环的方式随机选择簇首节点,将全网络的能量负载平均分配到每个传感器节点,从而达到降低网络能源消耗的目的。这里要解释一下簇,簇是分层路由协议的概念,根据分层路由协议,网络被划分成不同簇,每一个簇由一个簇首和簇成员组成,多个簇首形成高级的网络,簇首节点不仅负责其辖下簇内信息的收集和融合处理,还负责簇之间数据的转发。
4.PEGASIS。PEGASIS可谓LEACH的升级版本。按照其规定,只有最为邻近的节点才相互通信,节点与汇聚点轮流通信,当所有的节点都与汇聚点通信后,节点再进行新一回合的轮流通信。
(四)软件的支持[4]。无线传感器网络也有一个属于自己的操作系统TinyOS。这个系统不同于传统意义上的操作系统,它更像一个编程构架,在此构架下,搭配一组必要的组件,就能方便地编译出面向特定应用的操作系统。
TinyOS由众多组件组成,包括了主组件、应用组件、执行组件、传感组件、通信组件和硬件抽象组件。每一个组件在其内部都封装了命令处理程序和事件处理程序,它们通过接口声明所调用的命令和将要触发的事件。调度器则负责根据任务的轻重缓急来安排系统的工作。
四、结束语
无线传感器网络这种新兴的技术发展迅猛,已经成为无线网络研究的热点。在全球范围内此技术目前基本处于理论研究和实验室试验阶段,国内的研究起步也开始不久,从理论上和实际应用都有待于深入研究。
参考文献:
[1]孙利民,无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社,2005.
[2]赵志强,无线传感器网络结构及关键技术介绍[J].苏州职业大学学报,2007.
[3]林小兰、肖明波,无线传感器网络MAC层协议的分析比较[J].现代电子技术,2007.
[4]李世晗、白跃宾、钱德沛,无线传感器网络软件技术研究[J].计算机应用研究,2007.
作者简介:
关键词 无线传感器网络 硬件节点 CC2420 MSP430
中图分类号：TP212 文献标识码：A
0 引言
物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。物联网是所有物品通过射频识别等信息传感设备实现任何时间、任何地点及任何物体的连结，达到智能化识别和管理；物联网整合了传感器技术、通信技术和信息处理等技术，主要通过无线传感、射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位、传感器等技术，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，从而给物体赋予智能，实现了物与物、人与物的互联，实现了物理世界与信息网络的无缝连接，物联网是传感网、通信网和应用系统的有机组合。无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）作为物联网的组成部分，综合了嵌入式技术、传感器技术、短程无线通信技术，是一种由传感器节点构成的网络，能够实时地监测、感知和采集节点部署区的观察者感兴趣的感知对象的各种信息（如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等物理现象），并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去，通过无线网络最终发送给观察者。无线传感器网络在军事侦察、环境监测、医疗护理、智能家居、工业生产控制以及商业等领域有着广阔的应用前景。本文使用模块化设计思路，实现了一个无线传感器网络。
1 Zigbee无线网络协议
Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网，每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信；每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里；另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。
每个Zigbee 网络节点不仅本身可以对对象监控，例如连接传感器直接进行数据采集和监控，它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料；除此之外，每一个Zigbee网络节点（FFD）还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点（RFD）无线连接。
每个Zigbee网络节点（FFD和RFD）可以支持多到31个的传感器和受控设备，每一个传感器和受控设备可以有8种不同的接口方式。可以采集和传输数字量和模拟量。
ZigBee协议在无线传感器网络应用中的具有以下特点和优势：
低功耗：由于ZigBee 的传输速率低，发射功率仅为1mW，而且采用了休眠模式，功耗低，因此ZigBee设备非常省电。ZigBee设备仅靠两节5 号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间，这是其它无线设备望尘莫及的。
成本低：ZigBee 模块的初始成本在6 美元左右，并且ZigBee 协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。
时延短：通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延为30ms，休眠激活的时延是15ms，活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee 技术适用于对时延要求苛刻的无线控制（如工业控制场合等）应用。
网络容量大：一个星型结构的ZigBee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备，而且网络组成灵活。
可靠性高：采取了碰撞避免策略（CSMA-CA），同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。
安全性高：ZigBee 提供了基于循环冗余校验（CRC）的数据包完整性检查功能，支持鉴权和认证，采用了AES-128的加密算法，各个应用可以灵活确定其安全属性。
2 无线传感器网络
无线传感器网络是由大量的传感器节点组成的，它们能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理。传感器节点是组成无线传感器网络的基本单位，是构成无线传感器网络的基础。节点不仅完成采集信息、融合并传送数据的功能，节点中的电源模块还负责节点的驱动，是决定网络生存期的关键因素。
2.1 网络结构
一般来说，一个无线传感器网络包括传感器节点以及传感器网络网关节点，如图1所示。其中，传感器节点具有本地数据采集传输和转发邻节点数据的双重功能，可以在后台管理软件和传感器网络网关节点的控制下采集数据，并将数据经过多跳路由传输到传感器网络网关节点；传感器网络网关汇聚节点是网络的中心，具有协调器和网关的作用，负责网络的配置、管理和数据的汇集，并负责与用户PC机后台管理软件的通信。无线传感器网络通常具有两种应用模式：主动轮询模式、被动模式。主动模式要求网关节点对各个传感器节点进行主动的轮询以获得消息；而被动模式则要求在某个传感器节点事件发生时，网关节点能作出及时的响应。各个传感器节点得到的数据还能进行组合，这也很大地提高了传感器网络的效率。当然这也要求传感器节点要具有一定的计算能力。
2.2 系统硬件设计
在无线传感器网络中，传感器节点具有端节点和路由的功能：一方面实现数据的采集和处理；另一方面实现数据的融合和路由，对本身采集的数据和收到的其他节点发送的数据进行综合，转发路由到网关节点。网关节点往往个数有限，而且能量常常能够得到补充；网关通常使用多种方式（如Internet、卫星或移动通信网络等）与外界通信。而传感器节点数目非常庞大，通常采用不能补充的电池提供能量；传感器节点的能量一旦耗尽，那么该节点就不能进行数据采集和路由的功能，直接影响整个传感器网络的健壮性和生命周期。因此，传感器网络主要研究的是传感器网络节点。具体应用不同，传感器网络节点的设计也不尽相同，但是其基本结构是一样的。
传感器网络节点的硬件一般包括处理单元、无线传输单元、传感采集单元、电源供应单元和其他扩展单元，如图2所示。其中，处理单元负责控制传感器节点的操作以及数据的存储和处理；传感采集单元负责监测区域内信息的采集；无线传输单元负责节点间的无线通信；电源供应单元负责为节点供电。传感器网络网关节点功能更多，除包含上述功能单元以外，还包含与后台监控通信的接口单元。
Zigbee网络节点设计要求如下：
（1）可供选择的无线频段。无线频段的选择要兼具较高的传输速率和较好的绕射性能，同时要具备一定的抗干扰力。2.4GHZ频段是IEEE 502.15.4定义的工作在ISM频段的两个工作频段之一，有16个速率为250kb/s的信道。
（2）体积小，成本低，易于大规模布建。Zigbee技术较其它无线技术的优势在于自组网，这就需要布建大规模的网络节点，因此成本问题凸显出来，有资料显示：10$左右的Zigbee网络节点有较高的性价比。
（3）可靠性。与有线传输介质相比，无线信号传输更容易受到衰落、多径和干扰等问题，Zigbee网络是工作在2.4GHZ ISM频段，与其他无线信道之间干扰是不可避免的。为保证网络在有效范围内建立可靠的传输，网络节点应选择合理的信道接入方式，有效减少帧冲突，使用合理的扩频技术。
（4）通用性。布建Zigbee网络的最终目的是通过网络完成各类操作，主要是I/O操作和A/D操作，这就要求网络节点有一定的通用性，能满足各类传感器和终端设备的操作要求。
（5）低功耗，支持电池供电。低功耗是Zigbee的重要特征，支持休眠—唤醒模式和引入功率控制机制使设备更加省电。典型的Zigbee节点在使用普通电池供电的情况下工作12个月以上。
Zigbee网络节点的设计应按照上述的原则与规划进行硬件设计和软件设计。
2.2.1 芯片选型
Zigbee网络节点硬件设计的的核心是微处理器芯片。微处理器模块在无线收发模块的协作下完成Zigbee网络的建立与维护，数据采集与处理，无线数据收发以及Zigbee2007协议栈的正常运行。在网络节点的硬件设计中可以根据成本与操作可行性等因数选择不同的的设计方案，本设计选择集微处理器模块和无线收发模块于一体的单芯片解决方案。
设计选用TI公司最新Zigbee芯片CC2530F256，工作在2.4ghz频段，是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统（SoC），它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点，CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其它强大的功能。CC2530 有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB的闪存。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。
2.2.2 硬件整体设计
在网络节点硬件平台中，CC2530需要实现的功能以及模块主要有3个部分：通过A/D口控制传感器模块进行数据采集；控制无线rf模块完成数据收发；通过I/O口相应主机控制。传感器采集的数据也可通过I/O口与微处理器相连，通过RS232接口可实现网络节点与PC机的通信。
由于CC2530芯片内集成了许多特色功能模块，因此，其典型的电路也就非常简洁。其中，主时钟晶振采用32MHZ无源晶振以及32.768KHZ时钟晶振；无线RF模块电路采用无巴伦的阻抗匹配网络，天线使用50欧鞭状负极性天线。
2.2.3 PCB设计
CC2530的Zigbee网络节点PCB设计是硬件设计的关键，它同时具备数字电路与高频电路的特点。在元件布局尽量紧凑、美观；在数字信号线走线上做到自然、平滑；高频部分包括匹配电感、电容布局尽量独立、避免干扰，并符合天线特性；节点接口分布采用TI标准接口形式，结构稳固可靠。由于CC2530集无线收发和微处理器于一体，只需要极少的辅助电路，因此PCB的设计要完全适合无线传感器网络应用。PCB板的尺寸为长宽高25mm？1mm？.6mm，接口为11？双排插针，间距2.54mm。接口管脚定义为TI的标准接口。
经实地测量，在不加功率增益的情况下有效传输距离120米；最大输出功率10dbm；接收灵敏度-97dbm；功耗方面：接收模式24ma，发送模式29ma，低功耗模式0.4ua。该设备具有功能模块专一、接口稳固通用的特点，8路模拟量输入接口，4路数字量输入输出接口，2路数字量输出接口和1个RS232接口。
3 结束语
本文介绍了一个无线传感器网络的设计，具有低功耗，软件易开发等优点。随着社会和科学技术的日益发展，无线传感器网络将得到日益广泛的应用。目前无线传感器网络在能耗、节点规模方面还有不足，随着这些问题的解决，无线传感器网络在环境监测、智能建筑以及军事等领域必然会得到越来与广泛的应用。
参考文献
[1] 孙利民，李建中，陈渝，等.无线传感器网络[M].北京：清华大学出版社，2005.
[2] 沈建华，杨艳琴.MSP430系列超低功耗单片机原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.
关键词：无线传感器网络；应用；前景
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 14-0000-01
无线传感器网络，通常指的是由大量的高密度部署的传感器节点所组成的一个网络化应用系统。无线传感器网络是计算机技术、通信技术以及传感器技术的结合物，它的主要功能是实现对于信息的无线传感，同时通过传感器网络的通信网络将信息传送到制定的终端。近几年，随着经济社会发展程度的不断提高，同时加之人们对于无线感知的认识不断增强，因此对于普及无线传感器网络的需求越来越旺盛，同时无线传感器网络的发展和建设也极大的推动了相关的传感器和信息传输技术的发展，对于推动传感器技术的发展，推动各个应用领域的进一步改善和发展有着十分积极的意义。
一、无线传感器网络的原理
通常情况下，无线传感器主要包括四个基本的组成部分，分别是传感器的目标、汇集节点、传感器节点以及具体的感知环境，同时无线传感器网络还需要对具有的无线传感器应用网络进行合适的网络部署以及用户单元的具体化描述，因此无线传感器网络是一个较为复杂的传感器网络，其涉及到的技术众多，同时还需要对所使用的不同技术进行合理的调节。无线传感器网络的实现原理即是通过对某个特定的区域大量的部署无线传感器，实现对于该区域的具体目标的感知。其具体的实现方式是由众多的无线传感器收集具体的目标信息，然后对信息进行汇总，再通过无线传感器网络的外部通信网络实现对于节点信息的传输和存储。因此，用户可以通过无线传感器网络对具体的目标实现自由的感知，有利于用户对特定区域的目标实现有关数据的检测和收集，对于降低用户的数据收集工作量、提高用户数据采集效率有着十分重要的意义。在无线传感器网络中，其核心的部分是无线传感器的网络节点，每个网络节点都是由微处理器组成的，通常情况下报考数据的采集、处理、无线通信以及电源供应模块。具体来讲，数据采集模块主要是通过无线传感器对特定区域的目标实现无线感知，同时将无线传感器的信号转化为特定的信息形式；控制模块主要由一些微处理器实现，其主要的功能是实现对于节点无线传感器的控制，同时对节点的存储、信息处理等实现控制；无线传感器模块则主要负责无线传感器网络的外部无线通信，其包括特定频率的无线收发模块，同时嵌入特定的无线通信协议，是信息的传输、交换的基础；电源供应模块主要负责对整个的无线传感器网络进行供电，为传感器网络的各个节点实现能量的供应，以保证无线传感器网络的正常运行。
二、无线传感器网络的应用研究
无线传感器网络的应用取得了巨大的发展，并且取得了大规模的应用，其主要应用在以下几个领域：
（一）军事领域。军事领域的应用是无线传感器网络产生的重要推动力量，同时也是无线传感器网络应用最为广泛的领域。在军事领域的应用最早可以追溯到越南战争时期美军用于进行侦查的无线传感器。无线传感器网络在军事领域的大规模应用主要得益于其灵活的区域部署能力、较强的隐蔽性能、易于实现密集分布等，使得无线传感器网络更加适合在复杂的战场环境下应用，其在军事领域的应用具体包括对于战场的侦查、装备物资部署情况分析、战场损伤评估等。
（二）医疗领域。无线传感器网络在医疗领域的应用也是一个重要的方面，其具体的应用包括利用无线传感器网络实现对于医疗机构药品的管理、辅助诊断、病人定位以及远程医疗的实现等，并且已经取得了很大的成功。在无线传感器网络组成的医疗环境下可以对病人的各个方面的生命体征实现感知，并且可以通过事先设置的参数对病人的病情进行判断，可以实现对病人健康状况的实时化检测，在未来的医疗发展中会有着更加广阔的应用。
（三）环境保护领域。随着生态环境的日益恶化，人们对于环境保护的意识越来越强，这也为无线传感器网络在环境保护领域的应用带来了机遇。通常情况下，在环境保护领域需要对海洋、火山、森林等恶劣环境实现定期的检测，传统的检测方式需要耗费巨大的人力物力，而无线传感器网络的应用大幅度的降低了环境检测的难度，同时也在很大程度上提高了环境检测数据准确性。例如由我国研制的具备自主知识产权的无线传感器网络已经实现了对南极洲的环境检测，这是环境检测领域的重大突破，对于提高人们掌握地球环境变化、提高人们的环境保护意识有着重要的意义。
（四）工农业领域。无线传感器网络在农业领域的应用主要是实现对于农产品的检测以及农田环境的检测，并且在检测的过程中获得作物和土壤成分的具体信息，对于指导农作物管理、提高农业的现代化水平有着十分积极的意义。同时无线传感器还大规模的应用于农业的土壤灌溉领域，对于节约水资源有着重要意义。在工业领域，无线传感器网络也有着十分重要的应用，主要实现对于工业生产线的检测，对于降低生产线的成本、提高工业产品的质量有着积极的作用。
（五）智能家居领域。随着人们生活水平的提高，对于智能家居有着更加旺盛的需求，而无线传感器网络的应用也极大的推动力智能家居的发展和推广。无线传感器网络主要实现对智能家居系统的环境检测、家居环境安全性检测以及对家居的舒适度的检测和控制等。因此，无线传感器网络是实现智能家居系统设计的基础环节，其设计的好坏直接影响着智能家居系统设计的好坏，对于提高智能家居的用户体验有着至关重要的作用。
三、结束语
无线传感器网络的发展对于推动经济社会发展、提高人们的生活水平有着十分重要的意义，同时需要在无线传感器网络的应用过程中注意到无线传感器网络的安全性，并且需要采取积极的措施进行预防。
参考文献：
[1]屈峰，杨华，王立军.无线传感器网络及其应用[J].四川兵工学报，2013，2.
关键词：无线传感器网络；结构；特点；应用
无线传感器网络是由大量的静止或者移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，通过微电子技术的传感器、无线通信、计算机网络几种技术的融合，能够共同协作的进行感知、采集、处理、传输在网络覆盖范围内的被感知对象。无线传感器网络是以无线的方式进行通信，所以在网络设置时比较灵活，设备的位置部署也比较方便，在实践应用时，具有成本低，操作方便的特点，所以在我国的众多领域中得到了广泛的应用。无线传感器网络的应用，是我国科学技术领域的一项突破和创新，是对计算机技术、微电子技术以及通信技术相互融合的一种推动，所以对无线传感器网络进行研究具有重要的意义。
1 无线传感器网络的体系结构及特点
1.1 无线传感器网络的结构
无线传感器网络由一些嵌入式传感器节点组成，这些传感器节点集传感与驱动控制、计算存储及通信于一体，主要以传感器节点、网络协调器节点和应用管理器节点等为主，在实际应用中，传感器节点分布于不同的角落，对节点周边的温度、湿度、光强度、噪声、压力及速度等信息进行采集，并将所采集到的信息向特定的对象进行发送。传感器节点主要由传感器模块、数据处理模块及无线通信模块等共同组成，具有较强的信息采集和处理能力。这其中对外界环境的物理学信息进行采集并将物理信号转换为数字信号主要是由传感器模块负责，而对数字信号进行编码处理则由数据处理模块负责，而无线通信模块主要负责信息的传递，及时将信息传递到网络中。
1.2 无线传感器的特点
（1）节点规模大、节点体积小。传感器节点作为无线传感器网络结构中重要组成部分，其不仅密度较大，而且数量众多，虽然节点规模十分庞大，但节点体积较小，从而能够实现对其大量部署的要求。
（2）自组织。无线传感器网络根据组网机制和网络协议自动对网络进行配置和管理，传感器节点有自组织能力，能够自动形成无线通信系统不需要固定的基础设施作为网络枢纽。
（3）能适应复杂环境。在一些复杂及恶劣环境下传感器网络都具有较好的适应性，特别是在一些军事边界及人员难以进入的地区，传感器网络能够有效的分布其中。但节点还是会受到高山、建筑物、障碍物等的影响，同时一些风雨雷电也会对节点带来不利影响。
（4）部署容易且成本低。只需要在目标区域进行随机部署，不需要指定特定的位置。相对于有线网络传输，无线网络传输降低了各种成本。
（5）可靠性高。无线传感器节点资源有限，其生命周期主要取决于电池。对无线传感器节点进行维护、回收和替换的可能性很小。因此，无线传感器网络要具有信息传输的高度可靠性和对节点失效的高度容错性。
2 无线传感器网络的应用
（1）军事建设。无线传感器网络因为具有部署灵活以及自组织和容错多项优点，在军事建设的各个方面得到了有效的运用。在现代化军事发展时代，日常的军事训练以及战斗已经广泛的应用了先进的科学技术，无线传感器网络就是其中之一。通过这项技术，能够及时获取兵力的部署、装备弹药以及物资的存储配送情况，还可以用于阵地以及敌情侦查，为军事战略的制定提供有利的依据。通过对战场的监视、生物化学的攻击和判断、目标的指示，还可以及时的做出战略调整，在战损评估方面还能够提供各项有利的数据和信息。所以无线传感器网络在军事建设中的用途较广，为促进军事现代化发展创造了有利的条件。
（2）工农业生产。无线传感器网络在我国的工农业生产中也得到了有效的应用，尤其是在工业生产中的应用优势比较明显。在工业生产中已经实现了大规模的机电化生产，而机械设备的运行状态不仅关系到产品的生产质量，而且会对机械设备的可靠性以及维修有重要的影响，从而影响到企业的经济效益。通过无线传感器对工I设备的监测，能够实时掌控设备的振动、以及磨损情况，从而便于工业生产管理人员及时了解设备的运行状态，进而在工艺改进以及维修技术方面做出改善和调整，可有效降低生产成本，提高工业生产效率。在农业生产逐步向现代化发展的过程中，无线传感器网络的应用能够实现农业信息的采集和传输，为推进农业现代化发展提供有利的科学依据。
（3）环境监测。环境一直都是世界各国关注的重要问题，而无线传感器网络能够为环境监测提供重要的依据。在野外环境中，主客观都不适宜人类观察情况下，利用无线传感器网络，能够进行大规模的数据采集。通过对候鸟跟踪、小型动物和昆虫的迁徙，能够为野生动物保护工作提供便捷，并且能够对地球气候的变化进行深入的研究。通过对林火和洪水的监测，能够为防御部署提供依据。所以无线传感器网络在环境监测中发挥了重要的作用，为环境治理和保护提供有效的依据。
（4）安全监控。安全监控涉及到众多的领域，无线传感器网络末梢的传感器能够通过声音、振动、光以及温度等物理信息的变化，来了解被监控对象的状态，从而为监控方制定和部署安全防御措施提供依据。目前主要在煤矿、电站、通信枢纽以及行政中心等场所进行应用，通过信息的采集，能够实时掌控被监控场所的状态，从而为安全部署、灾害防御、资源调配以及灾后救援等提供重要的依据。安全是社会发展的重要基础，所以无线传感器网络在安全监控中的作用不容忽视，并且通过技术的改进和调整，在功能上还会越来越完善。
（5）智能交通。由于无线传感器网络具有成本低、灵活性好以及便于大规模部署等特点，在智能交通管理中发挥了重要的作用。通过无线传感器网络的部署，能够大范围的对路段的车辆和路面信息进行采集，从而为交通管理提供依据。通过车载和道路传感器的相互配合，能够对交通流量进行实时监测，从而为出行者提供有用的信息服务。在智能交通管理中，通过大范围的监控部署，实时掌控车辆的运行状况，对违章行为进行报警和记录，可有效提高交通管理的效率。
（6）家居生活。在家居生活逐渐智能化方向发展的过程中，无线传感器网络的应用更加普遍，传感器通过对室内温湿度、光照以及空气成分的感知，能够对智能家电进行自动控制，并且可以实现远程控制。除了在家居生活中的应用，在医疗健康和教育科学等领域得到了广泛的应用，对于促进我国的发展都做出了重大的贡献。
3 结束语
无线传感器网络是多项技术融合的一项新技术，是我国科学技术领域的一项创新。无线传感器网络的集成度较高，在信息采集、处理和传输等方面都具有很大的优势，以及便于操作、部署灵活等特点，在我国众多领域中得到广泛的应用。无线传感器网络的应用，有效的促进了我国经济建设的发展。在无线传感器网络研究的过程中，还面临着很多挑战和难题，需要科研人员的不断努力，不断完善无线传感器网络技术，为促进我国社会的发展创造有利的条件。
参考文献
[1]范永健，陈红，张晓莹.无线传感器网络数据隐私保护技术[J].计算机学报，2012.
关键词：无线传感器网络；网络应用；网络管理
中图分类号：U28 文献标识码：A
现在广泛应用的传感器是由许多体积小、价格低廉、用电池供电的具有无线通信功能和检测能力的传感器节点组合而成的。无线传感器网络涉及了传感技术、嵌入式计算技术以及无线通信技术等多个领域的内容，成为了当前国际上关注度较高的、多学科交叉的研究热点。无线传感器网络可以通过各个微型传感器之间的相互协作，完成实时的监测和采集信息的任务，然后将汇总的信息以无线的方式发送出去，通过网络到达系统的终端用户处，从而在物理领域、计算机领域和人类社会三者之间建立联系。
无线传感器网络目前已经得到了广泛的应用。无论是在军事国防、工农业领域，还是在生物医疗、环境监测、抢险救灾领域，无线传感器网络都收到了良好的效果。现在国内外的学术界和工业界的很多人都把目光聚集在了无线传感器网络技术的进一步开发和利用上，无线传感器网络已经产生了巨大的使用价值，它被认为是将对21世纪产生重大影响的科技之一。
1 无线传感器网络的技术特点
1.1 无线传感器网络所使用的传感器耗能少、体积小、价格低、集成度高。无线传感器网络技术并不是简单的将原有的传感器通过无线网络连接在一起。微机电系统技术和低耗能电子技术的不断发展，成就了新型的传感器节点。这些新型节点耗能少、体积小、价格低，并且具有微型的传感器、执行器和处理器等多种功能部件。和以前的传统传感器相比，无线传感器网络节点的优势更加明显，具有能少、体积小、价格低、集成度高等传统传感器无法比拟的特点。
1.2 无线传感器网络的节点分布更为密集。无线传感器网络的一个重要特点就是在需要进行监测的范围内密集的放置数量较多的相同或是不同类型的传感器节点。通过这种密集的节点布置，可以将获取区域更详细的信息或是对统一对象获取多个角度的信息，然后将获取的大量信息进行处理，从而提高监测的精准程度，降低对单一传感器节点的精度要求。通过在监测区域设置了密集的节点，其中一部分节点并不必要，这些冗余的节点会产生一定的容错能力，从而降低了对某一个单一节点稳定性的要求。除此之外，密布的节点还可以让各个节点得到合理的休息和调整，从而延长整个无线传感器网络的使用寿命。
1.3 无线传感器网络采用的是自组织网络环境。无线传感器网络的自组织性质是由自身的特点所决定的。第一，无线传感器网络使用过程中往往没有固定的网络提供支持；第二，无线传感器网络的传感器较多，布置地点随机进行选择，其具体的相对位置关系无法提前确定；第三，传感器受外界环境或是自身因素影响，可能会出现失效情况，亦或是出于增加精度和弥补失效节点的目的，在监测中途增加补充一些新的节点，无线传感器网络处于一个动态的变化之中。由于以上所述的三点原因，无线传感器网络需要节点之间自动进行管理和调节，从而适应不断变化的各种环境，保证无线传感器网络整体工作的连续性与高效性。
2 无线传感器网络的发展历史
传感器网络已经经历了四代的发展。第一代的传感器网络诞生在上世纪70年代，使用的传感器具有简单的信号获取能力，通过点到点的传输方式，与控制器连接在一起，形成传感器网络；第二代的传感器网络功能得到了较大提升，可以获取多种不同的信息信号，通过串联或是并联接口与相应的控制器连接，从而构成一个能够接受多种综合信息的传感器网络系统；当传感器网络发展到第三代时，传感器不但可以收集各种不同的信息信号，还采用了现场总线连接的方式与控制器连接，形成了具有一定智能化的传感器网络。无线传感器网络目前还处于研发、探索阶段，它将是传感器网络的第四代产品。无线传感器网络应用的传感器数量大、功能多，并且能够获取多种信号，采用无线自组织接入网络，与传感器网络控制器连接。
无线传感器网络是一个整个兴起的传感器网络，正逐步受到各方面的关注。目前，美国的许多规模较大的IT公司开始通过与高等学校合作的方式，加大对无线传感器网络技术的研究工作。美国的许多著名高校也启动了相应的计划，在无线传感器网络方面开展深入的研究。我国对无线传感器网络的研究工作也在发展之中，从本世纪初，国家自然科学基金委员会就已经批准了大量有无线传感器网络有关的课题，国家发改委也出台了计划，对无线传感器网络的相关课题进行了专门部署。
3 无线传感器网络的研究与应用现状
目前无线传感器网络的研究主要是在通信、节能和网络控制三个领域，且都取得了一定的进展，为无线传感器网投入实际生产奠定了良好的理论基础。无线传感器网络具有成本低、耗能少的有点，这样就可以在一个很大的范围能进行分散布置，即便不利于是在不利于人类活动的地方，利用无线传感器网络技术都可以取得良好的工作效果，应用领域十分广泛。就目前我国的研究应用情况来看，无线传感器网络可以应用于军事、环境监测、医疗健康、空间探测、工业生产等领域。
4 无线传感器网络研究的热点和方向
4.1 通信协议。通信协议可分为三个研究方向：物理层通信协议、数据链路层协议、网络层协议和信息层协议。其中物理层主要研究传感器网络的传输媒体、频段选择、调制方式等，数据链主要研究网络拓扑、信道接入方式、混合结构和Mesb等多种结构。网络层协议主演研究路由协议，传输层协议的研究视为网络提供可靠的数据和恢复功能。
4.2 网络管理。网路管理主要分为两种：能量管理和安全管理。能量管理是为了减少节点的耗能，在不降低工作性能的基础上，对网络进行优化，平衡网络的能量消耗；安全管理主要关注的是无线传感器网络的安全问题，包括认证、防干扰信息等。
4.3 硬件资源。无线传感器网络的硬件发展方式向市微型化、低成本和新型能源。无线传感器网络微型化主要是要将使用节点的体积减小；降低成本则需要在不影响性能的基础上减少硬件花费；通过太阳能等新能源的开发利用，可以解决无线传感器网络发展中遇到的能源问题。
参考文献
[1]袁勇.无线传感器网络节能传输技术研究[J].软件学报.
[关键词] 无线多媒体传感器 关键技术 研究热点 应用
目前，传感器网络研究的一个重要方面是在能量严重受限的微型节点上如何实现简单的环境数据采集、传输与处理。然而，随着监测环境的日趋复杂多变，迫切需要将信息量丰富的图像、音频、视频等媒体引入到以传感器网络为基础的环境监测活动中来，实现细粒度、精准信息的环境监测。由此，无线多媒体传感器网络应运而生。
一、无线多媒体传感器网络的特点
无线多媒体传感器网络(Wireless Multimedia Sensor Network, WMSN)是在传统无线传感器网络(WSN)基础上引入了音频、视频、图像等多媒体信息感知功能的一种新型传感器网络，多媒体传感器网络除了具有其共性特点以外，还具有显著的个性特点。具体表现为以下几个方面：
（1）网络能力增强。由于大数据量音频、视频、图像等媒体的引入，多媒体传感器节点及网络能力都有显著增强。为更好地满足网络中多媒体传输需求，网络带宽资源也相应增加。
（2）感知媒体丰富。音频、视频、图像、等多种类型数据共存于多媒体传感器网络中。另外，媒体格式多样，既包含单值信息，又包含流媒体信息。这些媒体信息共同服务于监测任务，实现更为全面、准确的场景监测。
（3）处理任务复杂。多媒体传感器网络采集的音频、视频、图像信息丰富且格式复杂，我们可利用压缩、识别、融合等多种处理以满足多样化应用需求。
二、无线多媒体传感器网络的研究现状
由于WMSN巨大的应用价值，近年来，多媒体传感器网络技术的研究己引起了科研人员的密切关注，一些学者开展了多媒体传感器网络方面的探索性研究，在IEEE系列会议、ACM多媒体和传感器网络相关会议发表了一些重要的研究成果。从2003年起，ACM还专门组织国际视频监控与传感器网络研讨会交流相关研究成果。美国加利福尼亚大学、卡耐基梅隆大学、马萨诸塞大学、波特兰州立大学等著名学府也开始了多媒体传感器网络方面的研究工作，纷纷成立了视频传感器网络组并启动了相应的科研计划。
三、无线多媒体传感器网络关键技术
（1）节点系统。传感器节点系统是构成无线多媒体传感器网络的基础，目前已经设计或生产的无线传感器网络节点可分为两类：一类是以通用微处理器为核心部件，类似嵌入式系统方式设计的节点；另一类则是采用FPGA，ASIC等专用器件设计的平台。
（2）MAC协议。媒体访问协议(MAC协议)的主要功能是在相互竞争的传感器节点之间分配有限的无线信道资源，它决定着无线信道的使用方式和网络性能，是关系到网络运行成功的重要技术。
（3）路由协议。路由协议是WSNs研究的重点之一，其功能是在网络中任意需要通信的两点间建立并维护数据传输路径。针对无线传感器网络节点资源严重受限，网络拓扑结构变化频繁，通信方式以数据为中心等特性，目前国内外研究人员已经设计了很多路由协议，其中较为常见的有SPIN，DD，CADR，LEACH，PEGASIS等。
四、无线多媒体传感器网络的研究热点及其进展
在传统有线网络中由于网络传输中的延迟、抖动、网络拥塞及发送端的发送速度与接收端的接收速度不匹配等问题在无线多媒体传感器网络中同样存在，因此在无线多媒体传感器网络中保证多媒体同步除了面临传统网络中的问题，还存在一些新挑战，分析如下：
（1）网络带宽问题。带宽资源是网络资源的一个重要方面。目前大多数无线多媒体传感器网络QoS路由协议都以最小可用带宽作为QoS度量。然而，无线传输媒介属于广播媒介，一个节点的带宽资源不仅要受到一跳邻居节点和两跳邻居节点的影响，还要受到这些节点自身业务量变化的影响，而且多媒体传感器网络的带宽又十分有限，因此如何合理利用有限带宽是多媒体同步的关键问题。
（2）网络延迟抖动更为剧烈的问题。在无线多媒体传感器网络中，节点使用无线媒介进行通信，无线信号传输面临着路径损耗、多径衰落和干扰等环境因素的影响，从而导致网络的延迟抖动更为剧烈多变，因此造成网络的控制开销大大增加，使得无线多媒体传感器网络中的多媒体同步比固定网络中的同步要复杂得多，导致对网络延迟抖动的处理更加困难。
（3）采集数据节点协同工作的问题。在无线多媒体传感器网络中，由于任务较为复杂，因此完成一项数据采集任务时，需要多个节点协同工作，但由于控制信息从汇聚节点发出，通过不同的路径到达各个协同工作的目的节点，导致各个目的节点收到控制信息的时间不一致，从而不能协同工作，导致在数据采集编码阶段不同媒体流之间产生了不同步现象。
五、无线多媒体传感器网络应用
多媒体传感器网络在军事、民用、商业中都具有非常广阔的应用前景。具体的应用领域集中在：
（1）战场侦查与监控。多媒体传感器网络具有快速部署等特点，在战场上布设大量的WSN，以收集和中继信息，并对大量的原始数据进行过滤，然后把重要信息传送到数据融合中心，大大提升指挥员对战场态势的感知水平。
（2）智能家居网络。在智能家居无线网络中最基本的单元是无线传感器节点, 它的功能是负责传感和对信息预处理, 响应监控主机的指令发送数据，如监测跟踪孩子的活动轨迹等。
（3）环境监测。WSN非常适合应用于野外环境，极大地方便了环境研究所需的原始数据的获取。
（4）农业监测。无线传感器网络具有的实时性监测，无线通信特点，使其在农业生产上有很大发展前景。
参考文献：
[1] A survey on wireless multimedia sensor networks. Computer networks
【关键字】 无线传感器 网络 节能
一、无线传感器网络及其节点构成的基本认知
无线传感器网络是由大量传感器节点构成，在其网络系统中，采取人工或飞行器埋设方式，按照实际需求将传感器节点布置于监测区域内，采取自组织形式进行节点网络构建。节点在无线传感器网络系统中承担着信息采集与传输任务，同时承担着路由角色，节点作业所采取的数据信息则通过多条路由传输给汇聚节点。
汇聚节点属于无线传感器网络特殊节点，其具备较强的信号发射能力，能够通过移动网络通信、Internet或卫星等，将监测区域范围内数据远程传输给管理中心，实现数据收集与处理任务。
传感器节点属于无线传感器网络的基础部分，其节点以电池为能源，一旦电池消耗殆尽，则节点无法进行信息采集工作。
为确保网络传感器节点运行长期稳定，则需要采取节能策略以提高节点工作寿命。典型传感器节点主要包括四个部分，分别为感知子系统、处理子系统、通信子系统及功能单元系统。
传感器节点在工作中其耗能存在着一定差异性，如通信子系统较之处理子系统能耗更多，通信子系统进行一个比特数据的传输则相当于处理子系统完成数千个指令处理所消耗能量。
在睡眠状态下，通信子系统能耗水平较低。一般情况下感知子系统具备较低能耗，但如感知器精度要求较高，则其能耗水平增加。为确保无线传感器网络运行质量，提出基于工作周期、基于移动性与基于数据驱动的三种节能策略。
二、基于工作周期的无线传感器网络节能策略
在无线传感器网络中，节点状态分为睡眠与活动两种，其中活动状态即属于无线传感器网络节点的工作周期，建立于工作周期基础之上的无线传感器网络节能策略，主要以降低通信子系统能耗为目的，其节能策略分为能量控制策略与拓扑控制策略。
2.1能量控制策略
依据网络流量运行状况，进行通信子系统周期性睡醒状态切换，是实现能量控制策略的基本思路。能量控制策略，进行通信子系统唤醒，其主要包括三种方式，分别为依据要求的睡醒协议唤醒、异步唤醒协议与依据约定的睡醒协议。
2.1.1依据要求的睡醒协议
其中依据要求的睡醒协议，要求通讯节点只有在执行通信活动时方保持工作状态，其他时间则进入睡眠状态。为有效解决睡眠可节点唤醒并保持与其节点通信，可以采取唤醒无线电形式来实现。
唤醒无线电多采取低能量与低速率无线电，进行唤醒指令的有效传达。当无线电唤醒节点后，节点进入工作状态并保持通信，打开高能量与高速率无线电，执行数据传输工作，当数据传输结束后，节点重新进入到睡眠状态。这种节能策略在低工作周期环境中较为适用，如火灾探测与信息传输等领域，具备代表性意义的协议包括STEM-B、PTW、STEM-T等。
以STEM-B协议为例，对其唤醒工作方式进行探究。在源节点与附近目的节点需要进行通信时，采取唤醒无线电方式进行周期性唤醒信号发送，当目标节点接收到唤醒信号后，则会与系统进行唤醒确认，确认后打开数据无线电。如在唤醒操作过程中，唤醒信道出现冲突，任何感知到唤醒信号的节点则都将其无线电打开，不进行唤醒信号确认；如系统没有接收到唤醒确认，源节点将在设置发送次数最高值以内持续发送唤醒信号。
2.1.2异步唤醒协议
异步唤醒协议实现的基础为：无线传感器网络每个节点，均设置有相应的睡醒调度函数，从而进行睡醒时间表产生。不需要进行时钟考虑，相邻节点如需进行相应通信，只需要进行重叠唤醒时间表即可实现。其协议以异步算法设计为核心，异步算法则确保节点通信需求的基础上，将节点活动时间进行最小化处理，并确保节点满足网络拓扑及碰撞等特殊情况，如RAW协议。
RAW协议，以睡眠调度函数为依托，对节点进行周期性唤醒，节点唤醒后进入工作状态，在一定时间后重新进入睡眠。当节点被成功唤醒后，以邻居发现机制进行活动邻居寻找，如S节点需要向D节点进行数据包发送作业，S节点转发集中存在着m个邻居可以进行转发，其中存在与节点S一起被唤醒的概率，用公式表达则为：
通过公式可以看出，当m值越大时，P概率值越大，其在高密度感知网络中应用较为广泛。
2.1.3依据约定的睡醒协议
依据约定的睡醒协议，其是将邻居节点进行同一时间设定被进行唤醒，其时间设定同步，当节点唤醒后进行通信作业。采取这种协议方式，可实现邻居广播信息传递，较为典型的协议包括DMAC、SMAC、TMAC协议等。
2.2拓扑控制策略
应用无线传感器网络节点冗余，实现网络节点寿命延长是拓扑控制策略的基本思路。在其节能策略中，要求选择节点的一个子集，确保该子集通路正常并处于工作状态，其他节点则保持睡眠状态。
以GAF协议为例，将区域内节点感知区域划分为一定虚拟式方格，其节点路由等效，同一时间保持一个路由即可。GAF协议则对节点头进行周期性选择，并让其承担一定的路由任务。剩余能量愈多节点，其被设定为节点头的可能性越高，从而确保整个无线传感器网络生命周期与节点密度保持一致。
三、基于移动性的无线传感器网络节能策略
无线传感器网络依据移动物体特性，构建移动性节能策略，其策略包括移动MS策略与移动中继MR策略两种形式。建立于移动性的无线传感器节能策略，让普通节点采取一跳或若干跳的方式，将数据传输给移动relay或移动sink，实现了静态网络多跳数据传输的突破，从而在很大程度上降低了转发次数与连接错误，进而实现节能操作。
3.1 MS策略
MS移动性节能策略在无线传感器中的应用结构图如下所示：
图1 应用MS策略的无线传感器网络结构示意图
由图1可见，网络结构划分普通节点层与MS层，普通节点层进行数据感知，MS层执行数据收集。应用该策略时，要求在其区域内设定候选地点并选择出哨兵节点，通过哨兵节点进行附近节点能量信息的捕获，在接收到MS询问信号后将捕获信息传输给MS，依据剩余能量信息MS选择节点能量较多地点作下一次移动目的地。MS策略在应用中其目的地停留时间经过精确计算，在平衡能量消耗的同时可以实现无线传感器网络寿命最大化。
3.2 MR策略
在无线传感器网络中应用MR策略，其网络结构示意图如图2。
该策略下无线传感器网络结构分三层，分别为普通节点层，执行数据感知作业，第二层为MR层，承担着数据收集与数据中转工作，将获取数据传输给AP，第三层属AP层，承担MR数据接收工作，并将所收集的数据信息与sink节点进行同步。
图2 应用MR策略的无线传感器网络结构示意图
四、基于数据驱动的无线传感器节能策略
基于数据驱动的无线传感器节能策略主要包括数据预测及高效能数据采集两个模块，其在降低感知子系统能耗方面应用广泛。
4.1数据预测
通过数据预测，可以将源节点发送给sink节点的数据量进行有效降低，从而在很大程度上降低通信子系统能耗。在低阶AR基础上进行PAQ数据预测模型构建。在布置传感器初期，感知节点执行数据采样，并将其采样值进行队列存储，当队列存储满之后，感知节点以时间序列进行PAQ模型计算，并将该模型向sink节点发送。感知节点数据采集与模型预测数据执行对比，如预测值符合标准要求则认定模型有效，如预测值偏差较大，则应更换模型。采取这种工作方式，只要求感知节点向sink节点传递PAQ模型，无需进行采样值传输，从而实现了无线传感器节能。
4.2高效能数据采集策略
提高数据采集效率，能够有效降低采样数量并降低感知子系统能源消耗。较为典型的高能效数据采集策略如Backcasting，其策略应用空间联系进行采样数量控制。其策略要求在节点间采样值差异偏大的区域范围内，将更多节点激活并进行感知。因一定区域内开始节点处于睡眠状态，实现节点激活需经过以下操作：第一，进行部分节点激活，并将部分节点作为初始化节点子集，通过部分节点进行环境感知并划定子区域，子区域节点自组织成簇，由簇头进行节点激活评估并将评估结果发送给sink节点；第二，当区域内空间联系降低时，sink节点发送激活信号给簇头，按照信号要求簇头将区域内相应节点进行激活。
五、结语
无线传感器网络在抢险救灾、环境监测、目标跟踪及工业控制等领域应用十分广泛，其是由大量微型传感器节点构成，节点以电池为基础能耗，一旦能耗殆尽则无法实现其相应功能。为此，进行无线传感器节能策略研究则具备着重要的现实意义。在分析无线传感器网络及其节点构成的基础上，提出基于工作周期、基于移动性与基于数据驱动的三种节能策略，并对其策略工作模式及工作协议进行探究。实践证明，采取综合的节能策略，能够有效提高无线传感器网络生命周期，实现更好的现实效益。
参 考 文 献
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【关键词】无线传感器 网络 管理技术
无线传感器网络（简称传感器网络WSN）由大量的微传感器构成，在传感器安装区域完成信息收集、处理与流通功能，被越来越多的用于交通、医疗、工业自动化等智能领域，近年来随着信息化进程的深入和物联网相关技术的成熟，无线传感器网络技术的技术研究也突飞猛进；和普通计算机网络不同，传感器网络被用于特定的应用中、要求部署巨大数量的微传感器等特征，这就需要传感器网络的管理技术具有高效、灵活、安全的特性，传统计算机网络的管理技术不再适用于传感器网络管理，因此近年来传感器网络管理技术的理论和应用研究不断的取得突破性进展。
1 无线传感器网络管理
无线传感器网络与计算机网络的不同特点使得传感器网络管理技术也具有自身特点，具体表现在轻量级、开放性、自治性、高容忍、可伸缩等方面。
1.1 轻量级
由于无线传感器有很多位传感器构成，其内部电量较少、存储量和通信距离有限。每个传感器的体积都比较小、电池更换困难、成本和功耗较低、计算和存储能力较弱，这就使得传感器网络管理技术也要具备符合上述特点的轻量级特征。
1.2 开放性
传感器网络有着和计算机网络不同的软、硬件系统和通信协议，同时不同的应用环境、任务需求和任务目标也会使传感器网络有巨大差异；为了保证传感器网络与互联网和移动网络的相互连通，就要保证传感器网络管理技术具有开放性，能够与其他软硬件系统无缝联通。
1.3 自治性
传感器网络在建设和使用的过程中，单独的某个传感器是随机布置在某个位置的，如果人工对其进行运维，会消耗巨大的人力物力，这就需要传感器网络技术满足其自身智能决策的需求，保证传感器形成自适应的分布式网络，无需人工参与即可可靠运行。
1.4 高容忍
无线传感器的应用环境多种多样，其低成本特性导致节点有易损坏、抗干扰弱、稳定性差等问题，这就要求传感器网络管理技术能够识别和容忍这种故障，并且保证网络信息感知和传输的可靠性。
1.5 可伸缩
未来的传感器网络将会覆盖非常的区域，数量差异巨大的传感器节点将会上传巨量的信息，这就要求传感器网络管理技术在应对不同数量的节点和信息时具有良好的可伸缩性能。
2 无线传感器网络管理体系
2.1 配置管理功能
通过配置管理功能获取传感器网络中的数据，并通过数据来控制每个传感器的配置信息和传感器网络内的节点状态及其连接关系等网络状态。通过配置管理功能可以让网络管理员对传感器网络的控制变得更强；由于无线传感器网络节点的电量、通信、存储等方面能力有限，配置管理就要在网络拓扑控制和重编程技术中实现。节点通信和感知的基础就是拓扑控制，拓扑控制在WSN管理中有三个方面：拓扑发现、成簇管理和睡眠周期管理。WSN重编程技术，WSN首次配置完成后对网络进行远程的软件升级、任务下达和功能再配置的过程。由于WSN的工作环境多样，其性能和功能需求需要动态变化，不能可能事先生成其所有可能需要的运行条件和对应的系统配置，这就要求WSN管理系统具有自我重新编程配置功能。
2.2 故障管理功能
WSN大多需要在无人管理的环境中长时间顺利运行，而传感器的自身质量和性能缺陷导致WSN中随时有可能会有节点出现故障。如果传感器节点出现故障，将会把采集到的错误信息不断地上传至网络，最终导致网络管理出现问题；还有些故障会导致节点通信受阻，数据传输终端等问题。目前，WSN故障管理可分为集中式、分布式、基于移动装置和层次式集中结构。集中式结构中的管理者要得到整个网络的信息才能进行精准的故障管理，这种管理技术消耗了节点的很多能量；分布式管理则有更低的能量消耗，但是会消耗较多的存储空降；层次式则是集中式和分布式的混合结构，兼顾了二者特点；由于基于移动装置的结构使用环境较为特殊，可以预测分布式和层次式的管理结构是未来WSN故障管理的发展方向。
2.3 安全管理功能
安全管理指的是通过安全管理和技术手段，保障WSN资源的保密、完整、可用性等，不会由于设备、通信协议、网络管理或者环境因素受到破坏。安全管理的基本原则就是通过合适的技术和管理措施来确保网络资源的基本安全，从而满足传感器网络开展的安全需求。传感器网络不同于传统网络，但又需要参考普通网络的安全管理经验，这就导致WSN网络完全在密码算法、数据完整性、数据保密性、秘钥管理技术、网络认证等方面存在不可忽视的技术难题需要突破。
2.4 性能管理功能
性能管理功能即通过考察WSN运行情况和通信速度等参数来对传感器网络性能进行评估。性能管理要分析和监视网络及网络提供的功能是否顺利运行，其分析结果会触发网络的自身诊断机制或引导网络开启自我重配置等。WSN包括数据收集、分析、上传等应用功能的专门网络，其性能管理还会包括以下几个方面：
（1）使用周期管理，即网络部署到网络能力耗尽的时间；
（2）数据传输性能，包括数据传输可靠性、数据传输速度等；
（3）上述性能，才能更好的完成性能管理，促进WSN网络的高效运行。
2.5 计费管理功能
目前，WSN的应用还只是应用于专门领域的闭合网络，对计费系统的需求没有很急迫，但是随着WSN的进一步发展和市场商业化深入，计费问题将会变得极为关键，并且伴随而来的数据安全、真实、可靠等问题也会越来越多。
3 结束语
WSN管理技术和理论还处在初级阶段，但是随着社会需求和相关领域的发展，WSN技术及其相关研究必将成为热点。在WSN设计的通用性和有效性问题方面、分布式和层次式结构设计、主动网络技术、网络状态和性能的监测与优化等方面都需要进一步深入研究，对新技术进行推广，促进WSN技术的应用和发展。
参考文献
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无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）是一种由传感器节点构成的网络，能够实时监测、感知和采集节点部署区观察者感兴趣的感知对象的各种信息（如光强、温度、湿度等物理现象），并对这些信息进行处理后以无线的方式 发送。无线传感器网络在军事侦察、环境监测、医疗护理、智能家居、工业生产控制等领域有着广阔的应用前景。在低功耗的无线传感器网络中，传感器节点一般采用电池供电，而有限的电池能量限制了传感器节点的工作寿命，从而影响整个传感器网络的生存周期。为了摆脱传感器节点对电池的依赖，作者做了大量工作。本书介绍了无线能量传输技术在传统电池供电的传感器网络应用的简明指南。
全书共6章：1. 引言：包括相关背景和基本概念的介绍，如无线充电技术、电磁辐射、磁耦合共振等内容；2.网络结构和原理：包括网络组件、无线充电传感器网络设计原则，有能源设计、节点寿命估计、自适应充电阈值，最后进行了总结；3.分布式节点状态报告：主要介绍其协议的设计，包括状态请求、状态报告和补给、应急报告和补给、层次维护等；4.充电调度：包括紧急补给调度问题、正常补给调度、自适应充电调度算法和加权算法等相关内容；5.绩效评估：包括参数设置、充电调度算法的比较、能量演化、充电车辆的运动能量消耗、与静态优化方法的比较等；6.结论：对全书内容进行总结，对工作成果及局限性进行了分析，并提出了未来研究的目标。
作者杨元元现任纽约州立大学石溪分校终身教授。长期担任纽约州立大学石溪分校电子与计算机工程系研究生部主任、纽约州无线与信息技术中心通信与设备部主任等职务。在网络交换技术，无线网络和光网络等领域进行了深入研究并做出了突破贡献，在此领域已发表230多篇学术论文，其中在IEEE Transactions on Computer、IEEE/ACM Transactions on Networking，IEEE Transactions on Communications等顶级国际期刊上60多篇。担任许多重大国际会议如IEEE INFOCOM，GLOBECOM，ICC等的主席，程序委员会主席、分会主席。2009 年当选为IEEE Fellow。
本书讨论了如何利用新的无线可充电技术为传统的无线传感器网络提供持久的能量来源。书中提供了无线充电技术及其影响的最新文献综述；通过描述网络组件和它们的特征，介绍了无线充电传感器网络架构的两个调度算法，进行了模拟，并从性能方面对模拟结果进行了比较。本书适用于网络、无线通信、能源技术和信息技术的专业人员及工作人员，电气工程和计算机科学高水平的学生。
关键词：无线传感器 农业 网络 应用
无线传感器网络是一种无中心节点的全分布式系统。通过随机投放的方式，使众多传感器节点被密集部署于监控区域。这些传感器节点集成有传感器、能源单元、数据处理单元、通信模块，它们通过无线信道相连，自组织地构成无线网络系统。其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被监测对象的主要信息，并将其传送给观察者。在传统农业中，人们获取农田信息的方式都很有限，主要是通过人工测量、人工采集等，而且获取过程需要消耗大量的人力。而使用无线传感器网络可以有效降低人力资源的消耗和对农田环境的影响，且能获取更加精确的作物环境与作物信息。
一、农田自动灌溉系统
我国水资源严重缺乏，农业用水量约占总用水量的80％左右，当前农业灌溉用水的利用率普遍低下。精细农业是从20世纪90年展起来的基于信息和知识的现代农业管理与经营理念，是实现农业可持续发展的技术支持。精细农业技术思想的核心是基于时空变异的农业管理与投入。即在获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素差异性信息的基础上，区别对待，按需实施定位调控。
自动节水灌溉系统是在灌区农田上铺设灌溉管网，并在管道上加装电控阀门。灌溉管网铺设越密集，系统越可以更为灵活的进行节水灌溉控制。自动节水灌溉可以在农田原有的灌溉管网的基础上改造，即原有灌溉管道上加装电控阀门，更好的利用原有灌溉管网和减少投资。在无线传感器网络覆盖的区域内，灌溉控制器依传感器信息对特定区域进行喷灌。
二、土壤含水率检测系统
精细灌溉是解决由水资源日益紧缺而引起的各类供求矛盾的最有效方案，其在不影响作物产量的前提下根据作物需水信息适时、适量地对作物进行全方位的灌溉，因而能够大幅度减少农业用水。
在精细灌溉作业中，土壤含水率是计算需水信息的一个重要指标。与此同时，土壤含水率也是地表与大气之间通过蒸发的方式进行能量和水分交换的主要控制因子，在很大程度上能够影响植物的健康状况。因此，对土壤含水率进行准确、连续、实时地监测在精细灌溉以及水资源合理利用研究中具有非常重要的意义。对单点或小范围土壤含水率进行测量可以采用土壤电阻法、时域反射计法 、电容法、土壤穿透雷达法、中子仪法、张力计法、取土烘干法、热脉冲法等。而对大片区域土壤含水率分布状况的测量可以采用遥感技术，主要的测量手段包括微波法、辐射通量法、雷达成像以及红外测温法等。以上方法虽然均能够比较准确地测量出土壤含水率，但在实际应用中需要工作人员随身携带仪器设备进行人工测量或者将设备安装在合适的农业机械上，伴随农机作业进行测量，且测量范围限于地表及地表以下等有限的深度，并且无法对植物根部的土壤含水率进行立体检测。依赖于人力或者机械的方法受到使用强度的限制，无法对土壤含水率进行实时、实地和大范围的监测，因而导致无法对监测区域进行有效覆盖，从而使得测量结果无法反映出土壤含水率的动态变化情况。因此，需要一种能够实时并且短时间间隔地采集、密集部署、避免作业区内部线缆纵横交错、存储和传输土壤含水率信息的数据获取载体。
三、微灌监控系统
基于无线传感器网络的微灌监控系统是由许多个ZigBee节点所构成的网络。总节点与终端的硬件结构完全相同，只是网络层不一样。总节点是网络组织者，负责网络组建。信息路由只能由ZigBee模块担任。每个ZigBee节点的硬件由最基本的两部分构成：无线接收发送和微控制器部分。硬件具体实现的功能则由烧写入程序的单片机来决定。为了使微灌监控系统能大范围推广，首先要求设备成本要低；其次，一般的工作环境不便于放置体型较大的充电电池或者电源模块，所以要求设备体积小、低功耗；而当大面积自动灌溉时网络中的设备比较多，需要较大范围的通信网络覆盖；最后需要控制系统传输的数据量很小。将Zig―Bee无线传感器网络应用于微灌监控系统，可以很有效地解决以上问题，并且能提高微灌监控系统的自动化、智能化、网络化和远程控制的程度。
四、展望
虽然无线传感器网络已经在某些领域有所应用，但由于传感器的价格过于昂贵以及安全问题、能耗问题等，使得无线传感器网络技术的普及存在着一定的不足，但随着无线传感器技术的日益成熟以及无线传感器成本的不断降低，相信将会在不久的将来得到广泛的应用！
参考文献：
[1]应义斌，傅宾忠，蒋亦元等．机器视觉技术在农业生产自动化中的应用[N]．农业工程学报，1999，15(3)：199-253．
关键词：异步无线传感器网络 定位 到达时间差 飞行时间 钟差
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）04-0000-00
Abstract： This paper discusses a localization algorithm based on the clock offset compensantion for asynchronous Wireless Sensor Networks（WSN）with a large number of mobile tags and anchors whose positions is not clear， the clock of each node is not synchronized. The clock offset between anchor which can be calculated by the algorithm proposed in this paper may be used to compensate the time of flight of signal while the relative localization of anchors happens， the effect of clock offset on the relative localization can be reduced. The least square estimation of the clock offset is used to compensate the of the original TDOA of tag localization，the precise localization of the tag can be achieved. The problem of localization error due to time asynchronous of WSN can be solved. The effectiveness of the proposed algorithm can be demonstrated by simulations.
Keywords：asynchronous wireless sensor network；localization； time-difference-of-arrival； time-of-flight； the clock offset.
随着无线通信、微电子技术和微处理技术的发展，在环境监测、军事应用、医疗保健等领域无线传感器网络（WSN）受到越来越多的关注[1]。传感器节点定位是无线传感器网络的一项关键技术，其定位算法可以分为两类：基于测距的定位算法和非测距的定位算法，而基于测距的定位算法相比非测距的定位算法获得的节点位置更精确[2]。基于测距的定位算法一般分为两步[3][4]：包含定位信息的某类度量的测量和基于这些度量的位置估计，一般使用5种度量方法有：TOA（到达时间）、TOF[5]、TDOA（到达时间差）[2][3][5][6]、AOA[7]（到达角度）、RSS[8]（信号强度）。
基于测距的算法中，节点时钟同步的精度极大地影响节点定位精度。文献[2]提出时钟异步锚节点的钟差、频差和源节点位置的联合估计，利用广播的特性、不对称的时间戳和被动侦听协议联合估计出了时钟参数和源节点位置。此算法的性能优越，但需要复杂的时间同步协议，如双向测距协议。其次源节点的频繁广播加大了网络开销，能量消耗增大，限制了WSN中工作标签的数量和定位效率。
实际工作中无线传感器网络有时是一个异步的动态网络，节点的位置可能会发生未知或突然的改变，如火场中的消防员定位。实现无线传感器网络的时间同步是获得高精度定位的基本要求，对于异步的无线传感器网络本文提出伪TOF/TDOA定位算法。算法中不需要繁琐的时间同步协议和复杂的硬件支持，只需定位服务器在执行算法时对TOA信息进行钟差补偿，在算法上达到异步无线传感器网络的时间同步要求。
1 定位模型
本文主要研究视距条件下传感器节点的相对定位问题。传感器节点分为：锚节点和标签。锚节点是位置不确定的参考节点，与骨干网络连接，供电稳定，数量有限并预先设计好大概的位置以保证覆盖服务区域。标签是网络中待定位的移动节点，体积小，硬件配置简单，能量供应有限。为获得锚节点的相对位置，所有锚节点周期性的发送信号，各锚节点按其本地时钟标记锚节点信号的TOA，得到一个时间戳并发送给定位服务器，定位服务器利用时间戳计算出锚节点的钟差和相对位置。标签定位过程中，锚节点记录标签信号的TOA，由于锚节点之间存在钟差，不同锚节点标记的TOA时间不同，会导致标签信号的原始TDOA出现很大误差，而定位服务器通过钟差补偿可以减少这种误差，最终实现标签的精确定位。
无线传感器网络中设定有 个位置未知的锚节点，相对位置为： ，其中 。标签位置为 。每个锚节点以T为周期按照其本地时钟发送一次信号，锚节点的广播数据包或脉冲称为锚节点blink或“眨眼”信号。一轮blink周期内，每个锚节点轮流发送一次信号。本以下几个假设：
（1）典型的时钟频移范围是 。实时时钟的计时精度取决于晶振的准确性和稳定度，传感器节点内采用定性晶振作为本地时钟。
（2）线性时钟模型。每个锚节点理想时钟的标称频率为 ，由于生产工艺和工作温度的影响，锚节点工作时的频率会发生相对稳定的偏移，设时钟频率的偏移为 ，工作频率为[3]：
4 仿真结果
本节主要对锚节点位置、钟差估计和标签定位进行仿真。文中模拟二维的定位场景，采用蒙特卡洛仿真来估计本文所提出算法的性能。经过50000次独立噪声测量。仿真结果解释了算法的理论特征。
图 2中可以看到blink周期不影响锚节点定位性能。（12）可以很好的解释这个结果，从中可以看到锚节点内部延迟时间的范围在 ，平均值是 。同时验证了钟差补偿理论对实现锚节点时间同步的有效性。
图 3和图 4分别给出了锚节点钟差估计和标签节点定位性能。图中都可以看到blink周期不影响钟差估计和标签定位的性能，RMSE与RCRLB比较接近，达到了理想的钟差估计和定位性能。
5 结语
本文讨论了一种异步的无线传感器网络定位算法。算法中不需要单独执行时间同步协议，也不需要假定锚节点的准确位置，只需要在定位计算时对锚节点进行钟差补偿来获得时间同步，进而实现锚节点的相对定位。移动标签节点仅发送一个blink信号，利用钟差的最小二乘估计就可以得到标签的精确定位。本文提出的算法简单、有效，降低了节点的能耗，适合移动无线传感器网络低成本和精确定位的要求。
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收稿日期：2016-02-26
关键词：无线传感器网络；定位原理；定位算法
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）19-0042-02
1 引言
无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）作为新兴物联网的重要技术之一，是当前信息领域中的研究热点。目前，WSN被广泛用于环境监测、目标识别与跟踪，如在大型结构状态监测、城市交通安全监测和智能家居等领域。然而，在监测区域很多时候不仅需要获取监测的事件信息，更需要知道事件发生的具置，这就使得WSN中节点自身位置信息变得非常重要，换句话说，节点的定位在很大程度上决定着WSN的应用前景。本文从以下三个方面对定位技术进行分析：WSN中网络节点是如何进行定位的，基于测距的定位算法和无需测距的定位算法分别通过什么方式进行定位以及各自的特点，目前的定位算法所面临的问题与挑战。
2 无线传感器网络节点定位原理
基于网络中传感器节点位置信息的获取状态，在WSN的节点定位技术中节点主要分为两类，一类是信标节点，即锚节点，另一类是未知节点。锚节点是已知自己的位置信息且位置固定，由人工部署或配有GPS等导航设备，成本比一般节点高，在定位过程中能量消耗也比较大，所以网络中锚节点的数量较少。未知节点通常是随机分布，不知道自身位置信息，需要进行定位。WSN的定位技术是进行其他众多应用的基本前提，目前的定位方法通常包含两个部分，一部分是测量节点之间的距离或者角度，另一部分是通过一定的计算方式，实现节点的定位。
WSN中的未知节点进行第一部分操作其目的是为了获得与锚节点之间的直线距离。未知节点通过测量与邻近节点的距离或者角度来计算得到与邻近锚节点的距离，进而获取到锚节点的直线距离。在未知节点获得大于等于三个到达锚节点的直线距离后进行第二部分的具体定位计算。定位计算通常采用三边（角）测量法或极大似然估计法等方法进行，但由于网络中节点间的距离测量会存在一定误差，进而导致节点的计算坐标与实际坐标之间产生差异，因此在实际应用中通常采用最大似然估计法进行定位计算以此尽可能地减少差异。假设网络中有n个已知位置信息的节点，其坐标和到未知节点M（x，y）的距离分别为（x1，y1）、（x2，y2）、…（xn，yn）， d1、d2、d3、…dn，则存在下列公式（1）：
3 典型的定位算法
根据WSN中节点定位过程是否需要测量节点间的距离将其分为两类，一类是需要明确网络中节点之间的精确距离或角度，然后用三边测量法或三角形关系定位的高成本、高定位精度的基于测距（Range-Based）的定位算法。另一类是不需要额外的节点硬件支持，直接根据网络中各节点间的通信情况来记录锚节点和其他节点间的跳数值，然后估算节点间的距离的定位算法，即基于无需测距（Range-Free）的定位算法。两类定位算法相比较，前者定位精度较高，但在实际运用中受硬件条件、成本和功耗等因素的限制，难以应用于功耗和成本较低的领域。后者对硬件条件没有过高的要求，计算较简单，但由于定位精度不高，其适用范围有一定的局限性。
3.1 基于测距的定位算法
基于测距的定位算法主要是依据网络中节点间的距离或者角度的测量来确定未知节点的位置信息，而节点间的距离或者角度测量需要通过一定的方式进行，目前，在无线传感器网络中常用的测距方法有TOA，TDOA，AOA，RSSI等，各测距方法的特点如表1所示。
3.2 基于无需测距的定位算法
基于无需测距的定位算法主要是根据网络的连通性来计算网络中各节点与锚节点之间的距离，不需要测量节点之间的距离，典型的无需测距定位算法中有质心定位算法[1]、凸规划定位算法[2]、DV-Hop定位算法[3]等。
Nirupama Bulusu 等提出的质心定位算法的基本原理是每间隔时间s，信标节点向网络中各节点发送一个信标信号（包含信标节点编号及其位置信息），当未知节点获得超过一定数量的不同信标信号时，信标节点所构成的多边形质心则为定位结果，该算法实现简单但对锚节点的依赖较大。针对质心定位算法存在的不足，文献[4]结合距离因素对算法进行优化，既不增加额外硬件设施又在一定程度上提升了算法的定位精度。文献[5]在考虑接收信号强度的基础上对算法的不足进行了改进，有效地避免了反演误差，在提高算法精度的同时还降低了算法的复杂度和节点功耗。
Doherty等人提出的凸规划定位算法的基本思想是将WSN中节点间的网络通信连接作为一个凸集进行处理，通过半定规划或者线性规划等方式对凸约束进行优化，从而完成节点的定位。这种算法的覆盖面较低，为避免边缘节点的估计位置向网络中心偏移，锚节点需要在网络边缘进行部署。结合传统凸规划定位算法的不足，文献[6]在锚节点的通信范围内通过引入最大内接圆来减少无效区域，在减少未知节点定位误差的同时又降低了该算法的功耗与开销。
DV-Hop定位算法是由Dragos Niculescu等人提出，该算法主要基于距离矢量路由和GPS定位原理。这种算法不需要进行实际距离的测量，也不需要其他的硬件条件支持，完全基于网络的连通性，在算法的运行过程中网络中所有节点在传播信息的同时计算自己的位置，节点之间没有地位之分。DV-Hop定位算法的执行过程简单，但其采用计算距离（节点间跳段数乘以平均每跳距离）代替实际距离，会导致计算坐标与实际坐标之间存在很大的误差，定位精度较差。针对DV-Hop定位算法存在的定位误差问题，大量学者围绕如何精确跳段数和网络平均跳距这两个值进行了深入研究，如文献[7-8]通过引入通信半径进一步精确记录节点间的跳段数以此优化节点间计算距离，从而缩小计算坐标与实际坐标的误差，提高算法的定位准确度。
综上所述，基于无需测距的定位算法更多的偏向于理论研究，主要是通过网络连通度来进行定位，但是定位精度较低，缺乏实用性，其性能比较如表2所示：
3.3 当前定位算法面临的主要挑战
WSN中节点的定位问题是其运行的前提和基础，目前，WSN的定位研究已取得较多成果，但在应用中仍面临许多问题与挑战有待进一步深入分析解决。
（1）定位精度：受硬件条件影响，不同的测距或测角技术具有不同的误差特征，由此带来的测距误差会影响定位精度。同时，在进行定位计算过程中造成的误差也会影响定位精度。
（2）受能量限制：传感器节点依靠电池供电，但由于节点的电池能量有限，且网络要求自适应、自组织地运行，这使得节点的计算能力、内存、通信能力等都受到限制，要求节点间的通信和感知次数要尽可能的少，定位算法对节点的功耗要很小。因此，能量限制也是定位技术需要解决的问题。
（3）锚节点数目：锚节点的位置通常是人工布置或由其他定位系统确定。但是对于大规模网络或某些人员不易接近的区域，人工布置不现实，所有节点通过定位系统确定也不实际，通常只有小部分节点为锚节点，稀疏的锚节点使得普通节点位置的确定面临困难。
（4）实用性差：基于无需测距的定位算法大多数集中在理论研究，且基本都是在仿真环境中实现，会假设许多不确定因素，但无线传感器节点通常会部署在战场、无人区等复杂地理环境中，这些不确定因素在实际中难以满足，导致算法失去了实用性。
4 结束语
节点定位技术在无线传感器网络的应用中至关重要，本文介绍了无线传感器网络中节点如何进行定位，并在此基础上比较分析了几种典型的节点定位算法，同时指出现有定位算法存在的一些亟需解决的问题。节点定位涉及定位精度、网络规模、锚节点密度、网络的容错性和功耗以及成本等多个方面，如何平衡各个方面的关系对于无线传感器网络的定位问题是需要深入分析研究的。
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