无线传感网络学习心得.pdf
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2022-11-25
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无线传感器网络学习心得
初次接触这个课程时，我无意地在课本中看到了对于无线传感器网络的基本概
述：无线传感器网络是一种全新的信息获取平台，能够实时监测和采集网络分布
区域内各种检测对象的信息，并将这些信息发送到网关节点，以实现复杂的指定
范围内目标检测与跟踪。这让我联想到物联网体系的感知层与网络层，乍一想，
这不就是物联网感知层与网络层的整体解决方案么？美国《商业周刊》与 MIT
技术评论分别将无线传感器网络列为改变世界的 10 大技术之一。作为一名物联
网工程专业的大学生，了解于此，内心燃起了一团火焰，因为觉得这个将成为我
们将以时代推动者的身份参与到人类 21 世纪的建设中。
学习无线传感器网络这个课程，分 3 个阶段，第一个阶段是分别讲解无线传
感器网络里面的各个组成部分，包括物理层，信道接入技术，路由协议，拓扑技
术，网络定位与时间同步技术等等。第二个阶段是整合零碎的知识，总结出无线
传感器网络的工作原理。第三阶段是利用现有知识理解无线传感器网络在物联网
环境下的应用并且能够根据现实需求设计出符合要求的一个整体的无线传感器
网络。
第一阶段知识总结，（1）无线传感器网络物理层是数据传输的最底层，它需要
考虑编码调制技术，通信速率，通信频段等问题。信道接入技术中有 IEEE
802.11MAC 协议，S-MAC 协议，Sift 协议，TDMA 技术，DMAC 技术，CDMA
技术。在物理层和信道接入技术主要有 2 个标准，一个是 IEEE 802.15.4 标准，
一个是 ZigBee 标准，它们各有优劣，可根据现实情况采用不同标准。（2）无线
传感器网络路由协议的作用是寻找一条或或多条满足一定条件的，从源节点到目
的节点的路径，将数据分组沿着所寻找的路径进行转发。路由协议中有 Flooding
协议，Gossiping 协议，SPIN 协议，DD 协议，Rumor 协议，SAR 协议，LEACH
协议，PEGASIS 协议等协议。（3）动态变化的拓扑结构是无线传感器网络最大
特点之一，拓扑控制策略为路由协议、MAC 协议、数据融合、时间同步和目标
定位等多方面都奠定了基础。在无线传感器网络中，拓扑控制将影响整个网络的
生存时间，减小节点间通信干扰，提高网络通信效率，为路由协议与时间同步提
供基础，影响数据融合与弥补节点失效的影响。（4）无线传感器网络主要有两种
基本感知模型，而这又跟覆盖问题直接相关。根据无线传感器网络不同的应用，
覆盖需求通常不同。根据覆盖目标不同，目前覆盖算法可以分为面覆盖，点覆盖
及栅栏覆盖。（5）无线传感器网络的定位是指自组织的网络通过特定方法提供节
点位置信息。这种自组织网络定位分为节点自身定位和目标定位。节点自身定位
是确定网络中节点的坐标位置的过程。目标定位是确定网络覆盖范围内目标的坐
标位置。定位过程中把定位算法分为基于测距和无需测距的定位算法。基于测距
的定位算法需要测量相邻节点之间的绝对距离或者访方位，并利用节点间的实际
距离或者方位来计算位置节点的位置，常用的测距技术用 RSS（到达信号强度）
测量法，TOA（到达时间）测量法，TDOA（到达时间差）测量法，RSSI（到达
信号强度）测量法等。（6）无线传感器网络上的目标跟踪与其定位不同，主要目
的不是追求定位的精度，而是需要对移动的目标或者时间进行动态的监测。基于
无线传感器网络的目标跟踪过程大致包括 3 个阶段：检测、定位和通告。检测阶
段：无线传感器网络中的节点周期性地通过传感器模块检测是否有目标出现。定
位阶段：为了节省能量，只有距离跟踪目标比较近的节点才会对目标进行定位，
如果节点接受到另外两个或者两个以上的节点到跟踪目标的距离，则可选用三边
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