無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)總結(jié)

1.1無(wú)線傳感網(wǎng)的體系構(gòu)造與構(gòu)造無(wú)線傳感網(wǎng)是由一組無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)以Adhoc〔自組織〕方式組成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)種無(wú)線傳感網(wǎng)集中了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)，能協(xié)作地感知、監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確信息，然后通過(guò)Adhoc傳感器、感知對(duì)象和觀看者構(gòu)成了無(wú)線傳感網(wǎng)的三個(gè)要素。1-1所示為典型的無(wú)線傳感網(wǎng)體系構(gòu)造，它由分布式傳感器節(jié)點(diǎn)群組成。這些節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織方式，并通過(guò)多跳方式將整個(gè)區(qū)域內(nèi)的信息傳送給基站〔BS〕或集合節(jié)點(diǎn)，BS再通過(guò)傳輸通信網(wǎng)絡(luò)〔由互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)或移動(dòng)通信網(wǎng)構(gòu)成〕將數(shù)據(jù)傳到數(shù)據(jù)中心或發(fā)送給遠(yuǎn)處的用戶。反之，用戶可以通過(guò)傳輸通信網(wǎng)發(fā)送命令給BS，而BS再將命令轉(zhuǎn)發(fā)給各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)。無(wú)線傳感網(wǎng)是以數(shù)據(jù)為中心1-2所示。分簇方式的特點(diǎn)是簇群內(nèi)的節(jié)點(diǎn)只能與本簇的簇頭通信，簇頭和簇頭之間可以相互傳遞數(shù)據(jù)，可以通過(guò)多跳方式傳送數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)中心。1.1.2無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)造無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)是一個(gè)微型化的嵌入式系統(tǒng)，它構(gòu)成了無(wú)線傳感網(wǎng)的根底層支持平臺(tái)。典型的傳感器節(jié)點(diǎn)由數(shù)據(jù)采集的感知單元、數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)單元、通信收發(fā)的傳輸單元和4個(gè)局部組成，感知單元由傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器組成，負(fù)責(zé)感知監(jiān)能源供給單元傳輸單元MAC層協(xié)議處理單元節(jié)點(diǎn)的操作，存儲(chǔ)和處理本身采集的數(shù)據(jù)以與其他節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。典型的傳感器節(jié)點(diǎn)體積較小，可能小于1cm3次方，常被部署在無(wú)人照看或惡劣的環(huán)境中，無(wú)法更換電池，節(jié)點(diǎn)能量受限。實(shí)際上各平臺(tái)最主要區(qū)分是承受了不同的處理器、無(wú)線通信協(xié)議以與與應(yīng)用相關(guān)的不同的傳感器。目前國(guó)內(nèi)外消滅了多種無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的硬CrossBowMoteMica2MicaZMica2Dot，InfineonEYESIntelStrongARM、TexasInstrumentMSP430AtmelAtmega802.llb802.15.4/ZigBee和Bluetooth等；與應(yīng)用相關(guān)的傳感器有光傳感器、熱傳感器、壓力傳感器以與濕度傳感器等。1.2.4無(wú)線傳感網(wǎng)的特點(diǎn)1.2.傳感器節(jié)點(diǎn)的能量、計(jì)算力量和存儲(chǔ)容量有限4.網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)治理和高度5.6.以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)7.1.3無(wú)線傳感網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湔莆占夹g(shù)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議使各個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)多跳的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。消耗，這樣才能延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存期。無(wú)線傳感網(wǎng)是以數(shù)據(jù)據(jù)源到會(huì)聚節(jié)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。無(wú)線傳感網(wǎng)的MAC協(xié)議首先要考慮節(jié)約能源和可擴(kuò)展性，其次才考慮公正性、利用率和實(shí)時(shí)性等。在MAC層的能量鋪張主要表現(xiàn)在空閑偵聽、接收不必要數(shù)據(jù)和碰撞重傳等。為了削減能量的消耗，MAC協(xié)議通常承受“偵聽/睡眠”交替的無(wú)線進(jìn)入睡眠狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)時(shí)間同步技術(shù)RBS、TINY/MINI-SYNCTPSN被認(rèn)為是三個(gè)根本的同步機(jī)制。RBS機(jī)制是基于接收者-接參考分組的到達(dá)時(shí)間，通過(guò)交換記錄時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)它們間的時(shí)鐘同步。TINY/MINI-SYNC是簡(jiǎn)潔也是線性的，可通過(guò)交換時(shí)標(biāo)分組來(lái)估量?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)間的最優(yōu)匹配偏移量。TPSN承受層次構(gòu)造根節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步。節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)確定大事發(fā)生的位置或采集數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)位置是無(wú)線傳感網(wǎng)最根本的功能之一。由于傳滿足自組織性、強(qiáng)健性、能量高效、分布式計(jì)算等要求。依據(jù)節(jié)點(diǎn)位置是否確定，傳感器節(jié)點(diǎn)分為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)和位置未知節(jié)點(diǎn)標(biāo)節(jié)點(diǎn)，依據(jù)某種定位機(jī)制確定自身的位置。在無(wú)線傳感網(wǎng)定位過(guò)程中，通常會(huì)使用三邊測(cè)量法、三角測(cè)量法或極大似然估量法確定節(jié)點(diǎn)位置。依據(jù)定位過(guò)程中是否實(shí)際測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的距離或角度，把無(wú)線傳感網(wǎng)中的定位分類為基于測(cè)距的定位和無(wú)需測(cè)距的定位。數(shù)據(jù)融合技術(shù)首先是延遲的代價(jià)，在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中查找易于進(jìn)展數(shù)據(jù)融合的路由、進(jìn)展數(shù)據(jù)融合操作、魯棒性的代.價(jià)的魯棒性。應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層中，很多路自動(dòng)識(shí)別等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)治理技術(shù)無(wú)線通信技術(shù)嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用層技術(shù)第2第32.4典型的物理層通信技術(shù)無(wú)線傳感網(wǎng)使用的典型物理層通信技術(shù)，包括近距離無(wú)線通信技術(shù)的ZigBee技術(shù)、紅外通信技術(shù)，藍(lán)牙技術(shù)，以與WiFi、UWB技術(shù)GPRSEDGE技術(shù)、WiMax、3GLTE〔4G〕通信技術(shù)。ZigBeeZigBee技術(shù)是一種近距離、低簡(jiǎn)單度、低功耗、低速率、低本錢的雙向無(wú)線通信技有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反響時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。ZigBee協(xié)議是由ZigBee聯(lián)盟制定的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，該聯(lián)盟成立于20238月。ZigBee聯(lián)盟的目的是為了在全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)上實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)潔牢靠、價(jià)格低廉、功耗低、無(wú)線連接202312月公布了第一個(gè)ZigBee正式標(biāo)準(zhǔn)。ZigBeeIEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義的物理層與MAC層為根底，并對(duì)其進(jìn)展了擴(kuò)展，對(duì)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)展了標(biāo)準(zhǔn)化，定義了一個(gè)敏捷、安全的網(wǎng)絡(luò)層，支持多種拓?fù)錁?gòu)造ZigBee聯(lián)盟還開發(fā)了應(yīng)用層、安全治理、應(yīng)用接口等標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee換電池并且不充電的狀況下能正常工作幾個(gè)月甚至幾年。ZigBee支持mesh型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模可以比藍(lán)牙設(shè)備大得多，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可支持65000一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊之間可以相互通信。ZigBee無(wú)線設(shè)備工作在免許可頻段2.4GHz868/915MHz10～75m，具體數(shù)值取決于射頻環(huán)境以與特定應(yīng)用條件下的傳輸功耗。ZigBeeZigBee2.4GHz250kbps，在915MHz時(shí)為40kbps868MH220kbps。3MAC3.2基于爭(zhēng)型MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC相應(yīng)的機(jī)制來(lái)保證任一時(shí)刻在通信區(qū)域內(nèi)只能有一個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)獲得信道使用權(quán). .數(shù)據(jù)產(chǎn)生了碰撞，就依據(jù)某種策略重發(fā)數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)發(fā)送成功或放棄發(fā)送?；诟?jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議有如下優(yōu)點(diǎn)：由于基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議是依據(jù)需要安排信道，所以這種協(xié)議能較好地滿足節(jié)點(diǎn)數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的變化；基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議能較好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓换诟?jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議不需要簡(jiǎn)單的時(shí)間同步或集中掌握調(diào)度算法。通信過(guò)程中造成能量損耗主要表達(dá)在以下幾方面：空閑監(jiān)聽(idlelistenning)：節(jié)點(diǎn)在不需要收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)仍保持對(duì)信道的空閑偵聽。沖突重傳：數(shù)據(jù)沖突導(dǎo)致的重傳和等待重傳。掌握開銷：為了保證牢靠傳輸，協(xié)議將使用一些掌握分組，如RTS/CTS，雖然沒(méi)有數(shù)據(jù)在其中，但是我們必需消耗肯定的能量來(lái)發(fā)送它們；串?dāng)_(overhearng)：節(jié)點(diǎn)因接收并處理并非傳輸給自己的分組造成的串音。3.2.2S-MAC協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)周期性監(jiān)聽和睡眠自適應(yīng)監(jiān)聽沖突和串音避開消息傳遞〔分片傳輸機(jī)制〕ZigBee協(xié)議ZigBee協(xié)議框架相對(duì)于常見的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，ZigBee三個(gè)根本層次：物理層/數(shù)據(jù)鏈路層、ZigBee堆棧層和應(yīng)用層，物理層/數(shù)據(jù)鏈路層位于最底層，應(yīng)用層位于最高層，ZigBee4-4所示。各層的根本功能如下：物理層/數(shù)據(jù)鏈路層幀的裝配以與接收到的數(shù)據(jù)幀的解析。ZigBee堆棧層ZigBeeIEEE802.15.4物理層/數(shù)據(jù)鏈路層的連接，由與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造、路由、安全相關(guān)的幾個(gè)堆棧層次組成。應(yīng)用層將輸入轉(zhuǎn)化為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，或者將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為輸出。ZigBee協(xié)議主要特征ZigBee〔當(dāng)不傳送數(shù)據(jù)時(shí)處于休眠狀態(tài)，當(dāng)需要接收數(shù)據(jù)時(shí)由ZigBee網(wǎng)絡(luò)中稱作“協(xié)調(diào)器”的設(shè)備負(fù)責(zé)喚醒他們〕，所以ZigBee技術(shù)特別省電，避開了頻繁更換電池或充電，從而減輕了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的負(fù)擔(dān)。牢靠。由于承受了可碰撞避開機(jī)制并為需要固定寬帶的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避開了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突，而且MAC層承受了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必需等待接收方確實(shí)認(rèn)信息，因此從根本上保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦慰啃浴?廉價(jià)。由于ZigBee協(xié)議棧設(shè)計(jì)簡(jiǎn)練，因此它的研發(fā)和生產(chǎn)本錢相對(duì)較低。一般網(wǎng)絡(luò)880C514KB32KBROM；軟件實(shí)現(xiàn)上也較簡(jiǎn)潔。隨著產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化，ZigBee1.5～2.5美元。短時(shí)延。ZigBee技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)的時(shí)延指標(biāo)都格外短。ZigBee節(jié)點(diǎn)休眠和工作狀態(tài)15ms30ms3～10s。大網(wǎng)絡(luò)容量。ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備，一個(gè)區(qū)域內(nèi)最100ZigBee安全。ZigBee技術(shù)供給了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒別功能，加密算法承受AES-128，并且其應(yīng)用可以敏捷確實(shí)定其安全屬性，使網(wǎng)絡(luò)安全能夠得到有效的保障。ZigBee網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層功能網(wǎng)絡(luò)層在MAC層與應(yīng)用層之間供給適宜的接口，通過(guò)激發(fā)MAC層的動(dòng)作執(zhí)行尋址和路由功能。主要任務(wù)包括:①發(fā)起一個(gè)網(wǎng)絡(luò)并且安排網(wǎng)絡(luò)地址(網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器)；②向網(wǎng)絡(luò)中添加設(shè)備或者從網(wǎng)絡(luò)中移除設(shè)備；③將消息路由到目的節(jié)點(diǎn)；④對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)展加密；⑤在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行路由尋址并且儲(chǔ)存路由表。網(wǎng)絡(luò)層效勞標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)層包含網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體(NLDE)和網(wǎng)絡(luò)層治理實(shí)體(NLME)，NLDE通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體效勞接入點(diǎn)(NLDE-SAP)供給數(shù)據(jù)傳輸效勞，NLME通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層治理實(shí)體效勞接入點(diǎn)(NLME-SAP)供給治理效勞。NLME利用NLDE完成一些治理任務(wù)和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)信息庫(kù)(NIB)，網(wǎng)4-5網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體(NLDE)網(wǎng)絡(luò)層治理理實(shí)體(NIME)4.3.5ZigBee應(yīng)用層ZigBee協(xié)議的應(yīng)用層由應(yīng)用支持子層(ApplicationSupportSoblayer，APS)、應(yīng)用框架(AppliCationFramework，AF)、ZigBee設(shè)備對(duì)象(ZigBeeDeviceObject，ZDO)以ZigBee4-6APS子層的作用包括：〔綁定表作用是基于兩個(gè)設(shè)備的效勞和需要把它們綁定在一起之間來(lái)傳輸信息。ZDO的作用包括：在網(wǎng)絡(luò)中定義一個(gè)設(shè)備的作用〔如定義設(shè)備為協(xié)調(diào)器、路由器或終端設(shè)備. .定需求以與在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中建立一個(gè)安全的連接。應(yīng)用支持子層(APS)應(yīng)用支持子層在網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層之間，通過(guò)ZDO和應(yīng)用設(shè)備共同使用的一套通用的效勞機(jī)制供給兩層間的接口。應(yīng)用支持子層包含兩個(gè)實(shí)體：APS數(shù)據(jù)實(shí)體(APSDEAPS治理實(shí)體(APSMEAPSDE通過(guò)APS數(shù)據(jù)實(shí)體效勞接入點(diǎn)(APSDE-SAP)在同一網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備之間供給數(shù)據(jù)傳輸效勞；APSME通過(guò)APS治理實(shí)體效勞接入點(diǎn)(APSME-SAP)供給效勞機(jī)制，以覺(jué)察和綁定設(shè)備，并維護(hù)一個(gè)治理對(duì)象的數(shù)據(jù)庫(kù)，稱為APS信息庫(kù)(AIB)。應(yīng)用框架(AF)ZigBee應(yīng)用層框架是應(yīng)用設(shè)備和ZigBee設(shè)備連接的環(huán)境。在應(yīng)用層框架中，應(yīng)用對(duì)象(ApplicationObject)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)通過(guò)APSDE-SAP實(shí)現(xiàn)，而對(duì)應(yīng)用對(duì)象的掌握和治理則通過(guò)ZDOAPSDE-SAP傳輸?shù)闹甘拘畔?。用戶可以定義多達(dá)240個(gè)不同的應(yīng)用對(duì)象，每個(gè)應(yīng)用對(duì)象由端口(Endpoint)1到端口240241-2540用于ZDO255用于全部應(yīng)用對(duì)象的播送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口。使用APSDESAP供給的效勞，應(yīng)用層框架供給了應(yīng)用對(duì)象的兩種數(shù)據(jù)效勞類型：鍵值對(duì)(KeyvaluePair，KVP)效勞和通用信息(GenericMessage，MSG)效勞。兩者傳輸機(jī)制一樣，不同的是：KVP較為嚴(yán)格，是特地為傳輸一組特征量而設(shè)計(jì)的；MSG構(gòu)造上則比較自由，不承受應(yīng)用支持子層數(shù)據(jù)幀的內(nèi)容，留給用戶自己定義。ZigBee設(shè)備對(duì)象(ZDO)ZigBee(ZDO和應(yīng)用支持子層之間供給了一個(gè)接口。ZDO位于應(yīng)用框架和應(yīng)用支持子層之間。它滿足了ZigBee協(xié)議棧全部應(yīng)用操作的一般要求。ZDO還有以下作用:①初始化應(yīng)用支持子層、網(wǎng)絡(luò)層、安全效勞文檔。②從終端應(yīng)用中集合配置信息來(lái)確定和執(zhí)行覺(jué)察、安全治理、網(wǎng)絡(luò)治理、以與綁定治理。ZDOZDO供給了與協(xié)議棧中低一層相連的接口，數(shù)據(jù)信息通過(guò)APSDE-SAP相連，掌握信息通過(guò)APSME-SAP相連。在ZigBeeZDO公用接口供給設(shè)備覺(jué)察、綁定以與安全等功能的地址治理。ZigBee設(shè)備對(duì)象治理平臺(tái)ZigBee設(shè)備對(duì)象治理平臺(tái)治理網(wǎng)路層和應(yīng)用支持子層，在ZigBee設(shè)備對(duì)象執(zhí)行內(nèi)部.工作時(shí)允許其與網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用支持子層通信。此外，治理平臺(tái)也負(fù)責(zé)ZigBee設(shè)備對(duì)象處理應(yīng)用懇求接入網(wǎng)絡(luò)與使用ZigBee設(shè)備文件信息的安全功能。思考題ZigBee協(xié)議主要特征有哪些？ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備類型有幾種？Zigbee3種設(shè)備類型：協(xié)調(diào)器、路由、終端。簡(jiǎn)述Zigbee協(xié)議體系構(gòu)造。55.1.2路由協(xié)議的分類按源節(jié)點(diǎn)獵取路徑策略劃分〔1〕主動(dòng)路由協(xié)議?！?〕按需路由協(xié)議?！?〕混合路由協(xié)議：按通信的規(guī)律構(gòu)造劃分〔1〕平面路由協(xié)議：〔2〕層次路由協(xié)議：按路由的覺(jué)察過(guò)程劃分以位置信息為中心的路由協(xié)議：。以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議：5.3.1Flooding和Gosipping協(xié)議洪泛路由協(xié)議洪泛路由協(xié)議〔Floodingprotocol〕內(nèi)爆現(xiàn)象：重疊現(xiàn)象：閑聊法閑聊法〔Gossiping〕引入了隨機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的方法基于查詢的路由協(xié)議定向集中路由定向集中〔directeddiffusion，DD)路由協(xié)議是一種基于查詢的路由方法定向集中路由機(jī)制包括周期性的興趣集中、梯度建立、數(shù)據(jù)傳播與路徑加強(qiáng)等階段。. .謠傳路由66.1定位的含義無(wú)線傳感網(wǎng)定位問(wèn)題是指網(wǎng)絡(luò)通過(guò)特定方法供給節(jié)點(diǎn)的位置信息點(diǎn)自身定位和目標(biāo)定位網(wǎng)絡(luò)掩蓋區(qū)域內(nèi)一個(gè)大事或者一個(gè)目標(biāo)的坐標(biāo)位置作為參考，確定大事或者目標(biāo)在網(wǎng)絡(luò)掩蓋范圍內(nèi)所在的位置。根本術(shù)語(yǔ)〔名詞解釋〕信標(biāo)節(jié)點(diǎn)：指通過(guò)其他方式預(yù)先獲得位置坐標(biāo)的節(jié)點(diǎn)，有時(shí)也被稱作錨點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)中相應(yīng)的其余節(jié)點(diǎn)被稱為非錨點(diǎn)。測(cè)距：指兩個(gè)相互通信的節(jié)點(diǎn)通過(guò)測(cè)量的方式來(lái)估量出彼此之間的距離或角度。連接度：包括節(jié)點(diǎn)連接度和網(wǎng)絡(luò)連接度兩種含義。節(jié)點(diǎn)連接度是指節(jié)點(diǎn)可探測(cè)覺(jué)察的的密集程度。鄰居節(jié)點(diǎn)接收信號(hào)強(qiáng)度指示〔receivedsignalstrengthindicator，RSSI〕：節(jié)點(diǎn)接收到無(wú)線信號(hào)的強(qiáng)度大小，被稱為接收信號(hào)的強(qiáng)度指示。到達(dá)角度〔angleofarrival，AoA〕：節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)相對(duì)于自身軸線的角度，被稱為信號(hào)相對(duì)接收節(jié)點(diǎn)的到達(dá)角度。視線關(guān)系〔lineofsight，LoS〕:假設(shè)傳感網(wǎng)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間沒(méi)有障礙物，能夠?qū)崿F(xiàn)直接通信，則稱這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間存在視線關(guān)系。非視線關(guān)系〔nonelineofsight，NLoS〕：傳感網(wǎng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在障礙物，影響了它們直接的無(wú)線通信。定位性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)〔1〕定位精度：〔2〕掩蓋范圍：〔3〕刷速度：〔4〕功耗：〔5〕代價(jià)：時(shí)間代價(jià)空間代價(jià).資金代價(jià)測(cè)距方法接收信號(hào)強(qiáng)度指示〔RSSI〕到達(dá)時(shí)間〔ToA〕到達(dá)時(shí)間差〔TDoA〕到達(dá)角〔AoA〕節(jié)點(diǎn)定位計(jì)算方法三邊測(cè)量法三邊測(cè)量法〔trilateration〕，A、B、C三個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，以與它們到未知節(jié)點(diǎn)D的距離,求D的坐標(biāo).BADC三角測(cè)量法三角測(cè)量法(triangulation),A、B、C三個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，節(jié)點(diǎn)D相對(duì)于節(jié)點(diǎn)A、B、CD對(duì)于節(jié)點(diǎn)A、C和角∠ADC，假設(shè)弧段AC在△ABC內(nèi)，那么能夠惟一確定一個(gè)圓，O1A、B、∠ADBB、C、∠BDC分別確定相應(yīng)的圓心、半徑。最終利用三邊測(cè)量法，由三個(gè)圓心點(diǎn)與其半徑確定D極大似然估量法極大似然估量法(maximumlikelihoodestimation，MLE1、2、3等n個(gè)節(jié)點(diǎn)D的距離，求未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)使用標(biāo)準(zhǔn)的最小均方差估量方法可得到節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為：6.3無(wú)須測(cè)距的定位技術(shù)是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連通性確定網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的跳數(shù)1．質(zhì)心算法DV-Hop算法距離向量-跳數(shù)〔distancevector-hop，DV-Hop〕算法定位機(jī)制格外類似于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的距離向量路由機(jī)制。在距離向量定位機(jī)制中，未知節(jié)點(diǎn)首先計(jì)算與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)，. .的估量距離，再利用三邊測(cè)量法或極大似然估量法計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。DV-Hop算法的定位過(guò)程分為以下三個(gè)階段：計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)444444 334333 444444 334333 324343232222 221114333244344343443133211A112334443321111223442113443312 3224443322 23222334333334344444計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際跳數(shù)距離每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)依據(jù)第一個(gè)階段記錄的其他信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置信息和相距跳數(shù)，利用式〔6-8〕估算平均跳數(shù)的實(shí)際平均距離值。近的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收每跳平均距離值。未知節(jié)點(diǎn)接收到每跳距離平均值后，依據(jù)記錄的跳數(shù)，計(jì)算到每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳段距離。利用三邊測(cè)量法或極大似然估量法計(jì)算自身位置未知節(jié)點(diǎn)利用其次階段中記錄的每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳段距離估量法計(jì)算自身坐標(biāo)。6-8給出了DV-Hop算法例如。經(jīng)過(guò)第一階段和其次階段，能夠計(jì)算出信標(biāo)節(jié)點(diǎn)、、L L L、、1 2

間的實(shí)際距離和跳數(shù)，那么信標(biāo)節(jié)點(diǎn)L

計(jì)算的每跳平均距離為d=(4075)/(2225)=16.42mAL22

A與三個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間3d，2d，3d，最終利用三邊測(cè)量法計(jì)算出節(jié)點(diǎn)A的坐標(biāo)。LL2LL31A100mDV-Distance4.APIT算法.RBSRBS協(xié)議是基于接收者和接收者時(shí)間同步機(jī)制的代表協(xié)議，根本原理如圖7-1所示。發(fā)送節(jié)點(diǎn)播送一個(gè)參考〔reference〕分組，播送域中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠接收到這個(gè)分組，每個(gè)接收節(jié)點(diǎn)分別依據(jù)自己的本地時(shí)鐘記錄接收到reference分組的時(shí)刻，然后交換它們記錄的reference中一個(gè)節(jié)點(diǎn)依據(jù)這個(gè)時(shí)間差值更改它的本地時(shí)間，從而到達(dá)兩個(gè)接收節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步。RBS機(jī)制中不是通揭露送節(jié)點(diǎn)的時(shí)間值的相對(duì)時(shí)間同步，參考分組本身不需要攜帶任何時(shí)標(biāo)，也不需要知道是何時(shí)發(fā)送出去的。RBS機(jī)制性能的主要因素包括接收節(jié)點(diǎn)間的時(shí)鐘偏差〔時(shí)鐘歪斜〕、接收節(jié)點(diǎn)的非RBS表示節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間差。Tiny-sync/mini-sync同步機(jī)制it的單調(diào)非遞減函數(shù)。用來(lái)產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)間的頻偏和時(shí)鐘相偏往往存在差異，但是它們時(shí)鐘頻偏或相偏之間的差值在一段時(shí)間內(nèi)保持不變，依據(jù)節(jié)點(diǎn)之間的線性相關(guān)性，可以得出：12a12和b分別表示兩個(gè)時(shí)鐘之間的相對(duì)時(shí)鐘頻偏和相對(duì)時(shí)鐘相偏Tiny-syncMini-sync算法承受傳統(tǒng)的雙向消息設(shè)計(jì)來(lái)估量節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘間的相對(duì)漂移和相對(duì)偏移。12t02tb。并且1tr，利用這些時(shí)間戳確實(shí)定12挨次和上面的等式可以得到下面的不等式：12 三個(gè)時(shí)間戳〔t0、tb、tr〕叫做數(shù)據(jù)點(diǎn)，Tiny-syncMini-sync利用這些數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)展的兩個(gè)約束條件。圖7-3ab上的約束。Tiny-sync12 . .總共只需要存儲(chǔ)三到四個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)肯定精度的時(shí)間同步。如圖7-4所示，在收到(A1,B1)和(A2,B1)后，計(jì)算出頻偏和相偏的估量值，在收到數(shù)據(jù)點(diǎn)(A3,B3)之后，約束A1、B1、A3、B3被儲(chǔ)存，A2、B2被丟棄了，但是后(A4,B4)可以和(A2,B2)(A2,B2)已經(jīng)丟棄，只能獲得次優(yōu)估量。Mini-sync算法是為了抑制Tiny-sync算法中喪失有用數(shù)據(jù)點(diǎn)的缺點(diǎn)而提出的，該算法建立約束條件來(lái)確保僅丟掉將來(lái)不會(huì)有用的數(shù)據(jù)點(diǎn)并且每次獵取的數(shù)據(jù)點(diǎn)后都更約束條件由于只有Aj滿足： 這個(gè)條件就表示這個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)是以后有用的數(shù)據(jù)點(diǎn)〔m(A,B)表示通過(guò)點(diǎn)AB的直線的斜率〕無(wú)線傳感網(wǎng)的安全防護(hù)技術(shù)安全框架SPINS安全協(xié)議族是最早的無(wú)線傳感網(wǎng)的安全框架之一，主要由安全加密協(xié)議〔SNEP〕和認(rèn)證流播送〔μTESLA)兩局部組成。SNEP供給雙向通信認(rèn)證、數(shù)據(jù)XX安全效勞；μTESLA協(xié)議則供給對(duì)播送消息的數(shù)據(jù)認(rèn)證效勞。安全協(xié)議與防護(hù)技術(shù)〔LEAP〕LEAP+支持每個(gè)節(jié)點(diǎn)4種密鑰：與中心節(jié)點(diǎn)共享的單獨(dú)密鑰、每個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)共享的成對(duì)密鑰、與一組相鄰節(jié)點(diǎn)共享的分群密鑰、與全部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共享的全網(wǎng)密鑰。認(rèn)證和訪問(wèn)掌握技術(shù).無(wú)線傳感網(wǎng)內(nèi)部實(shí)體之間認(rèn)證無(wú)線傳感網(wǎng)對(duì)用戶的認(rèn)證⑴直接基站懇求認(rèn)證⑵路由基站懇求認(rèn)證⑶分布式本地認(rèn)證懇求⑷分布式遠(yuǎn)程懇求認(rèn)證3〕無(wú)線傳感網(wǎng)播送認(rèn)證安全通信與安全路由技術(shù)安全時(shí)鐘同步技術(shù)于測(cè)距的定位。無(wú)線傳感網(wǎng)時(shí)間同步協(xié)議可以有效地實(shí)現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的時(shí)間同步或傳感器節(jié)點(diǎn)的全局時(shí)間同步。傳感器節(jié)點(diǎn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的時(shí)間同步是指鄰居節(jié)點(diǎn)間獲得高精度的相互時(shí)間同步，而傳感器節(jié)點(diǎn)的全局時(shí)間同步是讓整個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)中全部節(jié)點(diǎn)共享一個(gè)全局的時(shí)鐘。大多數(shù)全局時(shí)間同步協(xié)議都是建立在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)時(shí)間同步的根底上的建立多跳路徑使全部的節(jié)點(diǎn)能夠沿著多跳路徑與鄰居節(jié)點(diǎn)進(jìn)展點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的時(shí)鐘同步己的本地時(shí)鐘能夠與一個(gè)特定的源時(shí)鐘同步，到達(dá)全局同步的目的。入侵檢測(cè)與容錯(cuò)技術(shù)3個(gè)局部組成：入侵檢測(cè)、入侵跟蹤和入侵響應(yīng)。這3個(gè)局部挨次執(zhí)行。9.2數(shù)據(jù)融合的必要性鋪張通信帶寬和能量。降低信息收集的效率。數(shù)據(jù)融合的作用1〕節(jié)約能量2〕獲得更準(zhǔn)確的信息3〕提高數(shù)據(jù)的收集效率依據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)展融合操作前后的信息含量，可以將數(shù)據(jù)融合分為無(wú)損融合和有損融合從信息流通形式和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處理的層次看，跟蹤級(jí)融合模型可以分為集中式與分布式。無(wú)線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)融合技術(shù)基于路