传感器论文
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传感器论文范文第1篇
作者：占桑 单位：中南民族大学
ZigBee网络包括三个不同的节点类型：ZigBee协调器、ZigBee路由器和ZigBee终端设备。网络层处理了以下工作：加入或离开ZigBee网络；为ZigBee数据包提供安全的处理过程；搜索和维护到节点的最佳路径；搜索邻近的节点，创建ZigBee网络（通过协调器），配置网络参数（通过协调器）及分配地址（通过协调员）。应用层包括应用支持层，应用程序框架和ZigBee设备对象。ZigBee终端设备不同于已有的有线网络终端，它具有有限的计算能力。我们的原型平台采用了德州仪器（TI）ZigBee开发套件（ZDK）。IPv6随着互联网所需的地址空间在以不可预料的速度增长，以及新型网络的应用和无线网络得到普及，IPv4定义的地址空间显然是不够的。据互联网编号分配机构（IANA）的报告，未分配的IPv4地址已经耗尽[7]，因此，下一代互联网协议—IPv6产生了。IPv6解决了IP地址不足的问题，此外，IPv6简化了IPv4报文头。IPv6有一些独特的功能包括：地址的长度从32位扩展到128位，IP报头的长度固定为40字节，无状态自动配置，增加IPsec保证传输的安全性，提供任播机制。为了管理ZigBee和互联网之间的异构网络，我们需要适用于ZigBee和互联网的网络地址。能够支持直接通信，每一个ZigBee终端设备需要配置对应的IP地址，SIP服务器需要配置一个ZigBee网络地址[6]。无线传感器网络需要配备大量的ZigBee传感器，并且每个ZigBee传感器必须有一个唯一的64位扩展地址。因此，IPv4是不适合于ZigBee，由于存在大量的传感器，IPv4地址是不够的。如果使用IPv6，我们可以容易地将一个64位的IPv6前缀和一个64位的ZigBee的扩展地址结合以获得一个完整的IPv6地址。SIPSIP是一种信令协议，它工作在TCP/IP模型中的应用层。SIP协议定义了两种类型的消息：请求和响应。表1所示是部分sip请求消息。一个SIP用户收到请求消息后会发送相应的应答消息，如表2所示SIP用户应答响应消息。
将sip植入到ZigBee中，有学者做过类似工作[8]。在文献[9]中，它提供一个用来处理SIP数据包的ZigBee/Ethernet网关，并定义其独有的数据包格式，然后发送到ZigBee终端设备。同时开发一个SIP用户用来控制ZigBee终端设备。SIP报文传输流程。gateway3实施情况为了将sip数据包从以太网传到ZigBee，我们选择已有的方案[6]解决ZigBee/Ethernet网关。同时选择了Nokia的Sofia-SIP库来实现SIP用户，Sofia-SIP是专门为嵌入式设备设计的，因此Sofia-SIP协议栈比其他sip库例如eXosip小，而且Sofia-SIP支持传输控制协议（TCP）及工作在传输层的流控制传输协议(SCTP)，并且它具备可靠的传输能力。Sofia-SIP库有如下几个模块组成：Su:包含一个简单的，代码编写的数据包/同步库；sresolv：包含使用EDNS扩展机制的异步DNS解析器；ipt:应用于IP电话的实用工具库；nua:包含具备基本的sip用户功能的用户库；nea:为不同的应用于sip状态和会议的事件提供一个接口；iptsec:为基本的HTTP协议及摘要认证提供接口；nta:为sip事物、传输和消息处理提供简单的界面；tport：包含一个使用sip、实时流传输协议（RTSP）及HTTP协议组成的通用传输接口；sip:包含用于sip解析器和sip头域、sip消息对象的接口；msg:包含解析器和操作消息的功能及基于如SIP，HTTP，RTSP类文本协议的头部，也提供多功能Internet邮件扩充服务(MIME)头部的解析器和这些协议通用的MIME类型消息；url:包含宏命令和使用URL数据类型如url_t的函数，并能解析及打印URLs；bnf:包含宏命令及解析文本格式的函数，例如解析SIP协议的函数；sdp:为会话描述协议（SDP）提供一个简单的“C”语法分析器接口；soa:由一个异步的SDPOffer/Answer引擎库组成。每个模块都有自己的依赖关系图，可以在已设计出的系统中看到例如nta的依赖关系图。由于ZigBee终端设备的计算能力和的存储记忆能力有限，我们将重新创建Sofia-SIP协议栈，并选择专门的Linux内核[12]；我们使用Sofia-SIP库中部分函数并删除无线传感器网络中不必要的功能，如语音通信功能，将Sofia-SIP协议栈大小从18MB减小到2MB.图3显示运用我们的方法后sip数据包传输流向。虽然系统结构看起来类似，注意在图2只有ZigBee/Ethernet网关注册到SIP服务器。ZigBee/Ethernet网关进行解析封装SIP数据包，然后将相应ZigBee数据包传输到ZigBee终端设备。ZigBee/Ethernet网关需要处理大量的数据包，因此它承受了沉重的负载，这必然会降低网络的性能。与此相反，图3中所示我们的方法，采用的方法是在每一个ZigBee终端设备上执行SIP协议。因此，ZigBee/Ethernet网关只需要转发SIP数据包到ZigBee终端设备，不需要解析相关的有效负荷。这将显著减少ZigBee/Ethernet网关的重载负荷。
SIP协议被广泛用于VoIP通信。除了这种成熟的应用，越来越多的研究人员提出使用SIP协议作为网络管理的机制。由于无线传感器网络（WSN）变得越来越重要，移植SIP协议到无线传感器网络（WSN）中被视为通用的管理机制。由于ZigBee终端设备的计算能力有限，以前在ZigBee中使用的SIP协议只是应用于ZigBee/Ethernet网关部分的开发，这样它拥有更好的计算能力来处理应用层的转换。但是，处理大量的SIP协议报文会降低无线传感器网络（WSNs）的性能，这是因为ZigBee/Ethernet网关很容易成为瓶颈。在我们提出的计划中，SIP协议栈从18MB简化为2MB，并被移植到终端设备上。因此，只需要一个ZigBee/Ethernet网关处理ZigBee和以太网之间的网络层转换。在我们的设计中，因为网关不需要通过检查有效负荷完成应用层的转换，这样可以减少大量的资源量并相应提高ZigBee/Ethernet网关传输性能。然而，由于SIP消息的格式包含XML(可扩展标记语言)文本，这必将形成一个沉重的有效负载。在未来的研究中，减少SIP协议的开销使SIP协议更适合WSN(无线局域网网络)管理是研究的重点。
传感器论文范文第2篇
关键词：混浊度；电导；温度；APMS-KIT.exe软件
混浊度（turbidity）亦称不透明度，主要用于表示水或其他液体的不透明程度。当单色光通过含有悬浮粒子的液体时，悬浮粒子引起的光散射会使单色光的强度被衰减，其衰减量即可用来代表液体的混浊度。混浊度是个比值，其单位用NTU来表示。测量混浊度对于环境保护和日常生活具有重要意义。我国早在1986年就制定了《生活饮用水卫生标准》（GB5749－85），规定城市供水企业出厂饮用水的混浊度不得超过3NTU。2001年卫生部制定的《生活饮用水卫生规范》又做出了更严格的规定，要求饮用水的混浊度必须达到1NTU才符合要求。测量混浊度的方法是采用浊度仪（turbimeter），又称浊度计。传统浊度仪的测试性能比较差而且功能单一，无法满足现代测量的需要。近年来，从国外引进的在线浊度仪因价格昂贵也难以大量推广（例如意大利哈纳公司的产品售价就高达7万元～12万元人民币）。最近，美国霍尼韦尔（Honeywell）公司推出了APMS－10G型带微处理器和单线接口的智能化混浊度传感器，该传感器能同时测量液体的混浊度、电导和温度，可用来设计多参数在线检测系统，因而可广泛应用于水质净化，清洗设备及化工、食品、医疗卫生等部门中。
1APMS－10G的性能特点
APMS－10G内含混浊度传感器、电导传感器、温度传感器、A／D转换器、微处理器（μP）和单线I／O接口，能直接测量液体的混浊度、电导及温度并转换成数字输出。它是基于软件的虚拟传感器，需要使用Honeywell公司的专用软件来完成检测任务（不包括控制）。APMS－10G的混浊度测量结果实际上是散射光强与发射光强之比，其输出范围是0～4000NTU（对应的输出数据为0．03～10），响应时间为1．3s。测量电导的范围是0．0001mS～15mS（所对应的输出数据为4～255），mS表示毫西门子。由于电导与电阻呈倒数关系，故所对应的电阻值为10MΩ～1kΩ。测量电导的响应时间为0．85s。测量混浊度及电导的误差均为±3个字。测量温度范围是＋68°F～＋140°F（即＋20℃～＋60℃），重复性误差小于±4°F，响应时间为0．03s，达到稳定的时间为4min。
APMS－10G可通过9脚RS－232接口与计算机相连，计算机作为主机，传感器工作在从机模式。通信速率为2400b／s。
APMS－10G采用8V～30V直流电源供电，电源电流为16mA（典型值）。最大外形尺寸为φ39．4mm×60．7mm。
2APMS－10G的测量原理
APMS－10G的内部框图如图1所示，3个引出端分别为电源端（UCC）、地（GND）和单线输入／输出接口（I／O）。内部主要包括四部分：第一是混浊度传感器部分，包括红外LED驱动控制电路、红外光源、发射光探测器、散射光探测器和A／D转换器Ⅰ；第二是电导传感器部分，含镀镍不锈钢探针、电导测量电路和A／D转换器Ⅱ；第三部分和第四部分分别是热敏电阻温度传感器和微处理器（μP）部分。
2．1混浊度测量原理
测量混浊度的原理图如图2所示。测量时，将传感器的正面浸入被测液体，使液体进入凹槽中。然后采用波长为925nm的红外发光二极管（LED）做光源，并由红外LED驱动控制电路使之发射红外光，最后让红外光穿过液体射到散射光探测器上。由于散射光探测器与发射光探测器互相垂直，因此它只能接收被测液体中微小颗粒所散射来的光线。再把两路光电信号分别送至Δ－Σ式A／D转换器Ⅰ转换成数字量，最后通过μP计算出散射光强与发射光强的比值，即为被测混浊度。
在含有formazin（一种呈悬浮状态并具有光学特性的化学聚合物颗粒）的标准体试样中，实测APMS－10G的比率输出特性曲线如图3所示。测量应在室温下进行，以作为传感器的标定方法。
2．2电导测量
测量混浊度只能反映出液体中悬浮固体微粒的多少，导电性则取决于溶解于液体中离子数量的多少。例如当水中放入清洁剂时，其导电性将变好，电导值变大，因此测量出电导值即可判定液体的导电性。APMS－10G首先由两个镀镍不锈钢探针发出低压交流电压信号，然后通过检测液体中的电流信号来计算电导值，计算公式为：
G＝I／U
该电导信号经过Δ－Σ式A／D转换器Ⅱ转换成数字量后即可送给μP。电导传感器的输出特性曲线图4所示。
图3
2．3温度测量
APMS－10G采用一只热敏电阻来测量温度，温度脉冲信号被送到μP中，测温范围为＋68°F～＋140°F（对应值为＋20℃～＋60℃）。
2．4微处理器
APMS－10G中的微处理器主要用于将4路信号（发射信号、散射信号、电导信号和温度信号）转换成数字信号，并通过RS－232串行接口将数据传输给外部主控制器。该传感器没有模拟信号输出，必要时，用户可通过外部Δ－Σ式D／A转换器来获得传感器的模拟输出。
3APMS－KIT．exe软件及通信协议
Honywell公司专门为APMS－10G设计了一套APMS－KIT．exe软件，以作为传感器与计算机进行通信的载体，其主要任务是完成测量和进行数据处理，而控制系统软件则要由用户自行设计。其字符格式首先是起始位，然后是8个数据位（数据0～数据7），最后是停止位。传送一个字符需4．16ms。
表1传感器输入的信息格式
字符1字符2字符3
测量请求信息目标传感器代码校验和
混浊度5003AD
电导5000B0
温度5001AF
该传感器的信息格式有两种：一种是传感器输入信息，另一种是传感器输出信息。传感器输入的信息格式见表1所列。它只有3种有效的信息，字符1、字符2和字符3分别对应于信息目标、传感器代码和校验和。
4使用注意事项
APMS－10G通过9脚RS－232插座连到计算机，接线方式如图5所示。I／O端应接一只下拉电阻，以使总线上无信号时为0V。传感器的输出阻抗为440Ω～540Ω。RS－232接口是用＋5V代表逻辑1，用0V代表逻辑0的逻辑信号。
使用APMS－10G型混浊度传感器时，需要注意以下几点：
（1）该传感器未加反向电压保护措施，因此，电源电压反接可能损坏传感器。
图4
（2）传感器的背面没有密封，因此，应避免水或其它杂质进入传感器和连接器内部。进入传感器的水分在传感器的光学表面浓缩会改变混浊度读数。进水严重时会造成永久性损害。另外，如果没有对传感器的电气部分进行保护，就不要清洗或浸泡传感器。
（3）在使用过程中，传感器的光面应保持潮湿。
（4）该传感器内含光学敏感元件，因而应避免与未加静电放电（ESD）保护的终端相接触。
（5）需要注意的是，液体中的气泡也会产生光学散射效应，其作用效果与悬浮微粒相同。
该混浊度传感器对于气泡、泡沫和肥皂泡相当敏感，大泡沫会引起输出毛刺，使仪表严重跳数，即使小气泡，也容易造成读数误差，因此应确保传感器与外部环境的隔离，并不被泡沫影响，以免得到错误的混浊度读数。清洗带该传感器的装置时，必须小心地放置传感器，必要时可增加泡沫分离器。另一种方法是将搅动系统关闭一段时间，使泡沫上升到传感器上面。
实际上，这种传感器对于泡沫的敏感性也具有特殊用途。一种应用是测量流量，泡沫的存在就是一种很好的指示器，它能指示液体流动，因此，可省去流量表或者压力传感器。
（6）由于大量污物和外部物体能阻塞光线路径，从而影响混浊度的测量，因此传感器不要放在有沉淀物的地方。
传感器论文范文第3篇
关键词：物联网传感器
一、物联网概念与定义
物联网(TheInternetofthings)的概念是在1999年提出的，它的定义很简单：把所有物品通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
现在对物联网的定义至少有几十种，都是不同领域专家从不同领域定义的，我们取几种有代表性的供大家参考：
1.英语中“物联网”一词：InternetofThings，可译成物的互联网。
2.2005年ITU关于物联网的定义：是一个具有可识别，可定位的传感网络。
3.经过与无线网络(也含固定网络)连接，使物体与物体之间实现沟通和对话，人与物体之间实现沟通与对话。能实现上述功能的网称为物联网。
4.作者比较赞成一种基于泛网及其多制式、多系统、多终端等综合的物联网的定义——或称为广义物联网。
二、国内外物联网发展现状
从国际上看，欧盟、美国、日本等国都十分重视物联网的工作，并且已作了大量研究开发和应用工作。如美国把它当成重振经济的法宝，所以非常重视物联网和互联网的发展，它的核心是利用信息通信技术(ICT)来改变美国未来产业发展模式和结构(金融、制造、消费和服务等)，改变政府、企业和人们的交互方式以提高效率、灵活性和响应速度。按欧盟专家讲，欧盟发展物联网先于美国，确实欧盟围绕物联网技术和应用作了不少创新性工作。在北京全球物联网会议上，他们介绍了《欧盟物联网行动计划》(Internetofthings-AnactionplanforEurope)其目的也是企图在“物联网”的发展上引领世界。
我国在“物联网”的启动和发展上与国际相比并不落后，我国中长期规划《新一代宽带移动无线通信网》中有重点专项研究开发“传感器及其网络”，国内不少城市和省份已大量采用传感网解决电力、交通、公安、农渔业中的“M2M”等信息通信技术的服务。
在温总理关于“感知中国”的讲话后我国“物联网”的研究、开发和应用工作进入了，江苏省无锡市一马当先率先提出建立“感知中国”研究中心，中国科学院、运营商、知名大学云集无锡共同协力发展我国的物联网。
三、传感器在物联网中的应用
一说到传感器，可能大家就会往小的方面想，在物联网的大概念下，一个泛在的物联网系统，随着参照物的不同，传感器可以是一个“大”的“智能物件”，它可以是一个机器人、一台机床、一列火车，甚至是一个卫星或太空探测器。物联网关注传感器的实际应用，下面是按应用方式进行的分类。
1.液位传感器：利用流体静力学原理测量液位，是压力传感器的一项重要应用，适用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。
2.速度传感器：是一种将非电量(如速度、压力)的变化转变为电量变化的传感器，适应于速度监测。
3.加速度传感器：是一种能够测量加速力的电子设备，可应用在控制、手柄振动和摇晃、仪器仪表、汽车制动启动检测、地震检测、报警系统、玩具、结构物、环境监视、工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析，以及鼠标，高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。
4.湿度传感器：分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件，适用于湿度监测。
5.气敏传感器：是一种检测特定气体的传感器，适用于一氧化碳气体、瓦斯气体、煤气、氟利昂(R11、R12)、呼气中乙醇、人体口腔口臭的检测等。
6.压力传感器：是工业实践中最为常用的一种传感器，广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
7.激光传感器：利用激光技术进行测量的传感器，广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。
8.MEMS传感器：包含硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器，两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器，广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。
9.红外线传感器：利用红外线的物理性质来进行测量的传感器，常用于无接触温度测量、气体成分分析和无损探伤，应用在医学、军事、空间技术和环境工程等。
10.超声波传感器：是利用超声波的特性研制而成的传感器，广泛应用在工业、国防、生物医学等。
11.遥感传感器：是测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具，用在地表物质探测、遥感飞机上或是人造卫星上。
12.视觉传感器：能从一整幅图像捕获光线数以千计的像素，工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。
虽然，物联网的产业供应链包括传感器和芯片供应商、应用设备提供商、网络运营及服务提供商、软件与应用开发商和系统集成商。但是，作为“金字塔”的塔座，传感器将会是整个链条需求总量最大和最基础的环节。“传感器是物联网技术的支撑、应用的支撑和未来泛在网的支撑，传感器感知了物体的信息，RFID赋予它电子编码，传感网到物联网的演变是信息技术发展的阶段表征。”
参考文献：
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[6]陈艾.敏感材料与传感器[M].北京：高等教育出版社.
传感器论文范文第4篇
关键词WSN；车位控制；超声波传感器
1引言
无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术，在现实生活中得到了越来越广泛的应用。随着通信技术、嵌入式技术、传感器技术的发展，传感器正逐渐向智能化、微型化、无线网络化发展[1]。目前，国内外主要研究无线传感器网络节点的低功耗硬件平台设计拓扑控制和网络协议、定位技术等。这个设计以检测超声波强度的传感器为例，实现了一个无线传感器网络，根据传感器所检测的超声波强弱来决定开启或关闭车位指示灯，从而判断是否有车辆进入检测区域。这种传感器网络综合了嵌入式技术、传感器技术、短程无线通信技术，有着广泛的应用。该系统不需要对现场结构进行改动，不需要原先任何固定网络的支持，能够快速布置，方便调整，并且具有很好的可维护性和拓展性。
2IEEE802.15.4标准
IEEE802.15.4标准[2]适用于低速率、低功耗、低复杂度和短距离数据传输的无线个域网(WPAN)。在网络内的无线传输过程中，采用带冲突避免的载波侦听多路访问机制(CSMA／CA)，支持超帧结构和时槽保障机制(GTS)。网络拓扑结构可以是星型网或点对点的对等网。该标准定义了3种数据传输频率，分别为868MHz、915MHz、2.4GHz。前两种传输频率采取BPSK的调制方式，后一种采取0-0PSK的调制方式。各种频率分别支持20kbit／s，40kbit／s和250kbit／s的无线数据传输速率，传输距离在0m～70m之间。本文中采用的是频率为2.4GHz的无线发射模块。
3无线传感器网络的实现
3.1网络平台组建
无线传感器网络平台由超声波传感器模块、微处理器模块、无线发射模块三个部分组成[3]，如图1所示。微处理器模块和无线发射模块集成在一块板子上，而超声波传感器模块通过接口与微处理器相连，这样可以通过更换不同的传感器模块来应用于各种场合。
3.1.1超声波传感器模块
由于超声波指向性强，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现[4]。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。为了使汽车能自动避障行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息(距离和方向)。本文所介绍的三方向(前、左、右)超声波测距系统，就是为后台工作人员了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息[5]。
图1无线传感器网络节点结构
图2无线传感器网络节点通信拓扑结构
SL-SRF-25超声波传感器，接上电源，可以单独作为超声波测距使用，由3位LED数码管显示障碍物距离，3位LED数码管采用积木式插装方式，便于调试检查及使用在不同场合。测量范围10cm-250cm，测距小于100cm时，误差是1～2cm.，大于100cm时，误差是4～5cm。SL-SRF-25超声波传感器，还可以指定从单片机I/O端口上输出分段距离检测信号。
3.1.2微处理器模块
处理器模块选择美国加州伯克利大学的Mica2模型节点。节点板上提供如下功能：433MHz中心频率的无线通信接口，通过编程可以定制多种功能：能够提供-20db~10db多种通信功率；能够在曼彻斯特编码方式下提供从0.3kbps~38.4kbps多种传输速率；能够在433M附近设置多种通信频率，频率间隔为76k。它高速和大容量RAM的特性，为处理数据包提供了便利。
3.1.3无线发射模块
无线发射模块采用桑锐电子科技公司的SRWF-501型微功率无线模块射频收发器。该芯片只需极少外部元器件，性能稳定且功耗极低。该收发器提供3个串口3种接口方式，COM1为TTL电平UART接口，COM2为标准的RS-232接口标准的RS-485接口；晶体稳频，内置数字锁相环，频点根据用户需要在300—1000MHz范围内可以灵活设置；自动过滤噪声，简化了用户接口的编程，做到与有线一样方便；“收”“发”自动切换，无需专用的收发控制线，不发数据时为常态“收”状态；发数据时自动转换为“发”状态，“发”完后自动回到“收”；微发射功率：最大发射功率10mW。SRWF-501的选择性和敏感性指数超过了IEEE802.15.4标准的要求，可确保短距离通信的有效性和可靠性。
3.2系统软件平台
选择美国加州伯克利大学开发的TinyOS系统开发环境。TinyDB是TinyOS的查询处理系统，它能够从无线网络中的sensor节点上提取数据和信息。TinyOS为TinyDB提供了一个可视化的JAVAAPI窗口，可以进行实时查询。
3.3组网类型
在本文中，无线传感器网络采取星型拓扑结构(如图2)，由一个网络协调器作为中心节点，可以跟任何一个普通节点通信。普通节点上含有超声波传感器对周围环境中的超声波信号强度参数进行测量、采样，将采集到的数据发往中心节点，并且可以对中心节点发来的数据、命令进行分析处理，完成相应的操作。若两个普通节点之间要传送数据则必须经过中心节点，由中心节点把数据传送到相应的节点上。
3.4组网流程
无线传感器网络是一个自组织的网络，如果一个全功能节点被激活，它就可能建立一个网络并把自己设为网络协调器，其它的普通节点可以申请加入该网络[6]。这样就可以建成一个具有星型拓扑结构的无线传感器网络。本文中的无线传感器网络支持超帧结构，网络协调器经过能量扫描、主动信道扫描后，按照设定的参数周期性的发送信标帧。普通节点首先经过能量扫描和被动信道扫描后，获取信标帧中包含网络特征的参数，如信标序号、超帧序号和网络标号等。通过同步请求与网络协调器同步，再通过匹配请求与网络协调器关联。在与网络协调器关联的过程中，网络协调器为每个请求关联的普通节点分配16位的短地址[7]。这样在以后的数据传送中就可以用短地址进行通信，提高通信效率、降低发射中的能量消耗，从而延长网络的使用寿命。
3.5数据传输机制
3.5.1数据格式
在IEEE802.15.4标准中定义了四种帧，分别是信标帧、数据帧、命令帧、确认帧[2]。
(1)信标帧：用以网络协调器在支持超帧结构的第一个时槽向其临近节点广播信标，当附近的节点接受到信标帧后就可以申请加入该网络。
由于本文中的无线传感器网络系统采用相对简单的星型拓扑结构，在信标帧的结构上与IEEE802.15.4标准有所不同：在信标帧的地址域中仅包含源节点的网络标号和短地址，不包含目的节点信息(因为采用广播方式发送)。
(2)数据帧：用来传送含有超声波度信息的数据。
在地址域中包含源节点和目的节点的网络标号和短地址。由于数据帧的传送方向有两种：从普通节点传向中心节点和从中心节点发送给普通节点。
(3)命令帧：用于组建无线传感器网络、传输同步数据等。命令帧在格式上和其它类型的帧没有太多的区别。
(4)确认帧：用以确认目标节点成功接收到数据帧或命令帧。当目标节点成功接收到数据帧或命令帧后，就发送一个确认帧给发送方。发送方接收到这个确认帧说明发送成功。若在规定的时间内没有接收到确认帧，则重发该数据帧或命令帧。
在帧控制域中定义了帧的类型为确认帧。确认帧的序列号要与被确认帧相同，并且负载长度为零。确认帧紧接着被确认帧发送，不需要使用CSMA-CA机制竞争信道[8]。
3.5.2传输流程
在整个无线传感器网络中，采取的是普通节点定时读取其传感器上的超声波数据，并将超声波数据发送给中心节点。中心节点对接受到的数据进行处理后传送给相应的节点用以控制其上的车位置位标志。首先，网络协调器对接收到的数据帧进行检验，图2中的"中心节点判断"是判断是否为指定节点的传感器数据。若接收的数据是指定节点上的数据，则将该数据与一个超声波度阈值进行比较来设定控制变量(用来控制车位的开关状态)[9]。反之，则不进行发送操作。然后，判断带有空闲的节点是否加入网络。若在网络中找到带有空闲的节点，则中心节点将控制变量作为数据帧负载发送给它。反之，则不发送带有控制变量的数据帧。
4结束语
在我们设计的无线传感器网络车位控制系统中，普通节点将它采集的超声波数据发送给网络协调器，网络协调器将含有控制变量的数据帧发送给带有车位占空标志接点的同时，还可以通过串口将超声波度数据传送给计算机。通过计算机上的后台软件，可以监控超声波度信号的变化。从超声波传感器可以判断车位的占用情况。
本文从无线传输协议的制定、传输过程控制等几个方面对设计实现无线传感器网络进行了论述。在实际运用中，只要对具体的传感器进行更换，就可以适用于各种各样的传感器网络。由于无线传感器系统组网灵活，采用模块化的设计，故具有很好的移植性和扩展性，随着人们生活水平的提高，此系统在未来交通监控领域有着广阔的应用前景。在未来交通监控领域[10]、智能家电、家庭环境的智能调节上有着广阔的前景。
参考文献
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[7]AlanMainwaring，JosephPolastre，RobertSzewczyk，DAVCullerandJohnAnderson.WirelessSensorNetworksforHabitMonitoring[C].In：FirstACMInternationalWorkshoponWirlessSensorNetworksandApplications，Atlanta，Georgia，USANewYork，NY，USA：ACMPress，2002：88~975
[8]YOUNISO，FAHMYS.HEED：ahybrid，energyefficiendistributedclusteringapproachforAdHocsensornetwork[J].IEEETransactionsonMobileComputing，2004，3(4)3662379
传感器论文范文第5篇
面临的挑战
宏观上看，对容性传感器的分析通常是通过把它们的电容转换为另一种物理变量—如电压、时间或频率—来进行的。微观上看，容性传感器已经在汽车中使用了很长时间，微机电加速传感器就是根据这个原理。这些传感器常被用于检测电荷转移。
感应电容的一种新方法是利用经改良的sigma-delta转换器的输入级来检测未知电容并将其转换为数字值。本文介绍这种利用电容/数字转换器（CDC）的方法，
以及若干可被用于汽车中的容性传感器原理。最后，概要介绍一种可选的方法。
电容/数字转换器
为了形象地说明CDC方法，我们必须初步了解sigma-delta转换的原理。下面是一个简化的sigma-delta转换器图。
为了清楚地掌握其工作原理，我们首先看积分器的输入；它必须在长的时间间隔内维持零值，小的短期跳跃将被转换为斜波。通过把参考分支的输出提升到与输入分支一样的电平，可以实现零均值；它依次受到比较器输出的影响。这就把参考切换为具有逻辑“1”的后续电容。
电容被充电并施加到积分器的反向端，以便反向参考电压被施加到积分器上。在输入端的高电压因此引起大量的逻辑“1”，这些逻辑“1”依次频繁地作用在负参考上。“1”的密度通过后续的数字滤波器被转换为数字数值。典型的sigma-delta转换器将未知电压与已知电压比较，并利用两个已知道（通常相等）电容来做到这一点。
实际上，比较的是电荷，因此，如果两电压为已知（在这种情形下采用的是相等的电压），电容可以采用Q=C＊V来比较。同步电压信号也必须被施加在输入分支，如下图所示就是这种电容/数字转换器。
这种方法有几个优点。因为与sigma-delta转换器存在密切关系，人们可以修改和采用它们众所周知的特性，这些特性包括：高噪声抑制能力、对相对低频的高分辨率和有成效地实现高精度。
Sigma-delta转换器—几乎没有例外—都具有类似的输入结构，所以，人们可以针对特定的测量任务改变不同的特殊结构，例如，特别低的电流输入、最大精度或较高的截止频率。
如果我们进一步考察上图，可以清楚地发现更多的优点。寄生电容对初始近似没有任何影响。在节点A趋向零的寄生电容具有零电位；节点B不为零电位，但是，它通过一个已定义的低阻电位反馈，所以在该节点的寄生电容将充电到一个不影响已测量结果的平均值。从节点A到节点B的寄生电容总是平行于测量单元，并且总是以偏移量的形式出现。
可用的电容/数字转换器可以提供非常高的性能。例如，模拟器件公司提供的AD7745就达到了24位分辨率和16位精度。
容性传感器
过去的电容分析系统需要比较大的测量电容和触摸时的大电容变化。这种对足够大变化的要求常常给传感器制造商带来麻烦，而较小的电容传感器就不会出现这些问题。例如，典型的150pF湿敏传感器不仅非常昂贵（因为它们的容值比较大），而且更易于出错并且长期稳定性也比较低。
电容器的容值可以其结构为基础进行计算：
C=εoεrA/d
其中，εo是自由空间的介电常数，εr是材料的介电常数，A是稳定的金属板面积，而d是两电极之间的距离。除了若干例外情况之外，如压力传感器，所有容性传感器都利用金属板表面或电介质的变化来测量电容的变化。大多传感器采用两种方法进行分类：1.根据金属板几何面积变化进行分类，如液位传感或位移传感器；2.根据材料的介电常数εr的变化进行分类，如接近传感器或湿敏传感器。
电介质传感器的典型例子是湿敏传感器，它采用湿敏聚合体层作为电介质。随着湿度的增加，越来越多的水分子被沉积下来，因此，εr会增加。确定液体纯度的传感器—如石油或燃油传感器—本质上由两块固定的极板构成，以液体本身形成电介质。所需要的液体特性由经验来确定（也就是对石油或燃油中所增加的水分子）。温度发挥决定性的作用并且也必须可靠地确定下来。确定电介质变化的简
单接近传感器通常需要最为精密的测量电子系统。
在大多数情形下，接近传感器由电路板上的两个导体构成，中间的介质具有非常低的介电常数（接近1）。如果一个物体—如手—移动到该电容的电场之中，电容就会发生变化。巨大的人体由90以上的水份构成，因此，具有非常高的介电常数（大约为50）。
非接触开关非常易于使用，因此，有可能实现诸如无钥点火或针对电动窗的箝位保护等应用。对于无钥汽车的重要要求是最低可能的电流输入，标准是小于100uA。因为sigma-delta转换器由业内做了多年的优化，因此是可用的合适架构。
雨量传感器也可以采用类似的方法来实现，它们的生产方便且具有成本效益，外形尺寸也有优势。但是，传统的基于水滴光折射的雨量传感器在风档玻璃上具有非常小的有源面积，这样就减小了系统的灵敏度并一再导致干刮和雨刮失效的问题。
几何变化型传感器
依赖几何尺寸变化的传感器的例子有压力传感器、液位传感器和位移传感器，它们都简单地在固定极板之间移动电介质。压力传感器利用两块固定面积的极板作为隔膜；压力作用在传感器上就会因弹性而改变极板之间的距离。
温度传感器因为存在热膨胀，需要考虑已改变的几何尺寸。如果两个电极之一被连接到芯片上，而另一个电极做在由金属或陶瓷构成的外壳上，外壳本身因此起到传感器的作用。例如，陶瓷传感器可以承受非常高的压力和迅速蔓延的媒介。与典型的惠斯通电桥相比，电容压力传感器的主要优点是要求小的输入电流，使它们特别适合于诸如胎压控制之类的应用。
在液位传感器中，一对固定的极板被浸入液体中待测。制造商能够以非常低的成本实现印刷导体。第二对极板被附着在底部区域，让电介质因温度或其它被检测效应而变化，如下图所示。
在所有方法中，sigma-delta技术被证明格外受欢迎。在许多情形下，随处都需要的数字滤波器可以被用于实现所需要的动态行为。例如，在液位传感器中就需要超长时间常数，而接近传感器必须适应已变化的环境条件，例如，用于感应雨量或结冰。
一种可选方法
一种根据完全不同的、稍微更复杂的方法的技术也管用。一方面，它可以被用于测量复杂的阻抗，包括感性、阻容性或阻感性传感器。在这种情形下，传感器由非常精确的已知频率来激励。直接数字合成（DDS）技术对此就是理想的。
在此，通过快速模拟/数字转换器和快速付立叶分析，可以把传感器的响应记录下来。采用DDS方法，原始的相位位置在任何时间都精确已知。以相同的方式，可以测量对其它频率的响应。从这里可以计算阻抗的实部和虚部，然后，输出到数字总线上。完整的扫描只要几百毫秒。该图描述了DDS方法。
DDS方法计算阻抗的实部和虚部。
网络分析仪电路可被用于测量容性和感性传感器以及记忆运动或测量液体粘性—如引擎或油—的传感器。
传感器论文范文第6篇
关键词:无线传感器网络；组成；应用；发展
科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代。而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，并将会带来一场信息革命。具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络（WSN,wirelesssensornetworks）综合了传感器技术、嵌人式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。
由于WSN的巨大应用价值，它已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的广泛关注，被广泛地应用于军事，工业过程控制、国家安全、环境监测等领域。
无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种领域，是当前计算机网络研究的热点。
一、发展概述
早在上世纪70年代，就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感器网络雏形，我们把它归之为第一代传感器网络。随着相关学科的不断发展和进步，传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力，并通过与传感控制器的相联，组成了有信息综合和处理能力的传感器网络，这是第二代传感器网络。而从上世纪末开始，现场总线技术开始应用于传感器网络，人们用其组建智能化传感器网络，大量多功能传感器被运用，并使用无线技术连接，无线传感器网络逐渐形成。
无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。发达国家如美国，非常重视无线传感器网络的发展，IEEE正在努力推进无线传感器网络的应用和发展，波士顿大学（BostonUniversity）还于最近创办了传感器网络协会（SensorNetworkConsortium），期望能促进传感器联网技术开发。美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时，更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术，《商业周刊》预测的未来四大新技术中，无线传感器网络也列入其中。可以预计，无线传感器网络的广泛是一种必然趋势，它的出现将会给人类社会带来极大的变革。
二、无线传感器网络的定义和特点
无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、数据处理单元和通信模块的节点,各节点通过协议自组成一个分布式网络,再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。无线传感器网络操作系统Tiny0S141的研制者，JasonHill博士把WSN定义为：Sensing＋CPU＋Radio＝Thousandsofpotentialapplication哈尔滨工业大学的李建中教授将WSN定义为：WSN是由一组传感器节点以自组织的方式构成的有线或无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并给观察者。从硬件上看，WSN节点主要由数据采集单元、数据处理单元、无线数据收发单元以及小型电池单元组成，通常尺寸很小，具有低成本、低功耗、多功能等特点；从软件上看，它借助于节点中内置传感器有效探测所处区域的温度、湿度、光强度、压力等环境参数以及待测对象的电压、电流等物理参数，并通过无线网络将探测信息传送到数据汇聚中心进行处理、分析和转发。
WSN与传统传感器和测控系统相比具有明显的优势。它采用点对点或点对多点的无线连接，大大减少了电缆成本，在传感器节点端即合并了模拟信号／数字信号转换、数字信号处理和网络通信功能，节点具有自检功能，系统性能与可靠性明显提升而成本明显缩减。
无线传感器网络具有以下特点：
1、硬件资源有限。WSN节点采用嵌入式处理器和存储器，计算能力和存储能力十分有限。所以，需要解决如何在有限计算能力的条件下进行协作分布式信息处理的难题。
2、电源容量有限。为了测量真实世界的具体值,各个节点会密集地分布于待测区域内,人工补充能量的方法已经不再适用。每个节点都要储备可供长期使用的能量,或者自己从外汲取能量（太阳能）。当自身携带的电池的能量耗尽，往往被废弃，甚至造成网络的中断。所以，任何WSN技术和协议的研究都要以节能为前提。
3、无中心。在无线传感器网络中,所有节点的地位都是平等的,没有预先指定的中心,是一个对等式网络。各节点通过分布式算法来相互协调,在无人值守的情况下,节点就能自动组织起一个测量网络。而正因为没有中心,网络便不会因为单个节点的脱离而受到损害。节点可以随时加入或离开网络，任何节点的故障不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。
4、自组织。网络的布设和展开无需依赖于任何预设的网络设施，节点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为，节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。
5、多跳（Multi-hop）路由。WSN节点通信能力有限，覆盖范围只有几十到几百米，节点只能与它的邻居直接通信。如果希望与其射频覆盖范围之外的节点进行通信，则需要通过中间节点进行路由。WSN中的多跳路由是由普通网络节点完成的。
6、动态拓扑。WSN是一个动态的网络，节点可以随处移动；一个节点可能会因为电池能量耗尽或其他故障，退出网络运行；也可能由于工作的需要而被添加到网络中。这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化，因此网络应该具有动态拓扑组织功能。
7、节点数量众多，分布密集。WSN节点数量大、分布范围广，难于维护甚至不可维护。所以，需要解决如何提高传感器网络的软、硬件健壮性和容错性。
8、传输能力的有限性。无线传感器网络通过无线电波进行数据传输,虽然省去了布线的烦恼,但是相对于有线网络,低带宽则成为它的天生缺陷。同时,信号之间还存在相互干扰,信号自身也在不断地衰减,诸如此类。不过因为单个节点传输的数据量并不算大,这个缺点还是能忍受的。
9、安全性的问题。无线信道、有限的能量,分布式控制都使得无线传感器网络更容易受到攻击。被动窃听、主动入侵、拒绝服务则是这些攻击的常见方式。因此,安全性在网络的设计中至关重要。
三、应用现状
虽然无线传感器网络的大规模商业应用，由于技术等方面的制约还有待时日，但是最近几年，随着计算成本的下降以及微处理器体积越来越小，已经为数不少的无线传感器网络开始投入使用。目前无线传感器网络的应用主要集中在以下领域：
1．环境的监测和保护
随着人们对于环境问题的关注程度越来越高，需要采集的环境数据也越来越多，无线传感器网络的出现为随机性的研究数据获取提供了便利，并且还可以避免传统数据收集方式给环境带来的侵入式破坏。
2．医疗护理
无线传感器网络在医疗研究、护理领域也可以大展身手。罗彻斯特大学的科学家使用无线传感器创建了一个智能医疗房间，使用微尘来测量居住者的重要征兆（血压、脉搏和呼吸）、睡觉姿势以及每天24小时的活动状况。英特尔公司也推出了无线传感器网络的家庭护理技术。该技术是做为探讨应对老龄化社会的技术项目CenterforAgingServicesTechnologies（CAST）的一个环节开发的。该系统通过在鞋、家具以家用电器等家中道具和设备中嵌入半导体传感器，帮助老龄人士、阿尔茨海默氏病患者以及残障人士的家庭生活。利用无线通信将各传感器联网可高效传递必要的信息从而方便接受护理。而且还可以减轻护理人员的负担。英特尔主管预防性健康保险研究的董事EricDishman称，“在开发家庭用护理技术方面，无线传感器网络是非常有前途的领域”。
3．军事领域
由于无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，包括侦察敌情、监控兵力、装备和物资，判断生物化学攻击等多方面用途。
4．商业化用途
无线传感器网络还被应用于其他一些领域。比如一些危险的工业环境如井矿、核电厂等，工作人员可以通过它来实施安全监测。也可以用在交通领域作为车辆监控的有力工具。尽管无线传感器技术目前仍处于初步应用阶段，但已经展示出了非凡的应用价值，相信随着相关技术的发展和推进，一定会得到更大的应用。从应用的情况来看,北美的状况最好,在楼宇自动化、环境监控等方面,无线传感器网络已经开始大展拳脚。
四、需要解决的问题
就目前的技术水平来说，让无线传感器网正常运行并大量投入使用还面临着许多问题：
1．网络内通信问题。无线传感器网络内正常通信联系中，信号可能被一些障碍物或其他电子信号干扰而受到影响，怎么安全有效的进行通信是个有待研究的问题。
2．成本问题。在一个无线传感器网络里面，需要使用数量庞大的微型传感器，这样的话成本会制约其发展。
3．系统能量供应问题。目前主要的解决方案有：使用高能电池；降低传感功率；此外还有传感器网络的自我能量收集技术和电池无线充电技术。其中后两者备受关注。
传感器论文范文第7篇
该文将通过使用粗糙集理论来建立入侵特征库，具有的特征包括了节点发送报文时的频率、报文的长度、报文的源地址、报文的目的地址以及不同类型的报文所占的比例等等。由于外形传感器网络的结构高度分散，而且负载也极为不均衡，所以在获取实验的数据时一般会花费较多的时间，而且获得的样本不够完整和精确，数量也有限，但是使用粗糙集理论就能够改善这些缺点，该文将利用这一理论来进行无线传感器网络安全算法的研究。
2生物免疫原理的新型无线传感器网络安全算法分析
2.1算法描述
(1)在一个检测周期内收集节点获取的数据，对数据的特征进行提取；
(2)对获取的数据集按属性进行整理，通过约简入侵检测属性，将冗余的入侵属性去除；
(3)检测网络的运行，如果运行正常那么就在下一个检测周期当中再次进行检查，而如果运行存在异常，那么就通过与特征库中的数据相对照来查找是否存在异常特征，如果存在，那么就按照现有的方式进行隔离、消除入侵的节点，如果特征库中不存在该异常特征，就要对其进行分类，并判断BND（X）是否小于阈值T0或者为空集，如果不是，那么就使X=BND（X），重新进行分类。
2.2分析检测入侵的能力
传感器论文范文第8篇
关键词:无线传感器网络；组成；应用；发展
科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代。而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，并将会带来一场信息革命。具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络（WSN，wirelesssensornetworks）综合了传感器技术、嵌人式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。
由于WSN的巨大应用价值，它已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的广泛关注，被广泛地应用于军事，工业过程控制、国家安全、环境监测等领域。
无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种领域，是当前计算机网络研究的热点。
一、发展概述
早在上世纪70年代，就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感器网络雏形，我们把它归之为第一代传感器网络。随着相关学科的不断发展和进步，传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力，并通过与传感控制器的相联，组成了有信息综合和处理能力的传感器网络，这是第二代传感器网络。而从上世纪末开始，现场总线技术开始应用于传感器网络，人们用其组建智能化传感器网络，大量多功能传感器被运用，并使用无线技术连接，无线传感器网络逐渐形成。
无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。发达国家如美国，非常重视无线传感器网络的发展，IEEE正在努力推进无线传感器网络的应用和发展，波士顿大学（BostonUniversity）还于最近创办了传感器网络协会（SensorNetworkConsortium），期望能促进传感器联网技术开发。美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时，更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术，《商业周刊》预测的未来四大新技术中，无线传感器网络也列入其中。可以预计，无线传感器网络的广泛是一种必然趋势，它的出现将会给人类社会带来极大的变革。
二、无线传感器网络的定义和特点
无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、数据处理单元和通信模块的节点，各节点通过协议自组成一个分布式网络，再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。无线传感器网络操作系统Tiny0S141的研制者，JasonHill博士把WSN定义为：
Sensing＋CPU＋Radio＝Thousandsofpotentialapplication
哈尔滨工业大学的李建中教授将WSN定义为：WSN是由一组传感器节点以自组织的方式构成的有线或无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并给观察者。从硬件上看，WSN节点主要由数据采集单元、数据处理单元、无线数据收发单元以及小型电池单元组成，通常尺寸很小，具有低成本、低功耗、多功能等特点；从软件上看，它借助于节点中内置传感器有效探测所处区域的温度、湿度、光强度、压力等环境参数以及待测对象的电压、电流等物理参数，并通过无线网络将探测信息传送到数据汇聚中心进行处理、分析和转发。
WSN与传统传感器和测控系统相比具有明显的优势。它采用点对点或点对多点的无线连接，大大减少了电缆成本，在传感器节点端即合并了模拟信号／数字信号转换、数字信号处理和网络通信功能，节点具有自检功能，系统性能与可靠性明显提升而成本明显缩减。
无线传感器网络具有以下特点：
1、硬件资源有限。WSN节点采用嵌入式处理器和存储器，计算能力和存储能力十分有限。所以，需要解决如何在有限计算能力的条件下进行协作分布式信息处理的难题。
2、电源容量有限。为了测量真实世界的具体值，各个节点会密集地分布于待测区域内，人工补充能量的方法已经不再适用。每个节点都要储备可供长期使用的能量，或者自己从外汲取能量（太阳能）。当自身携带的电池的能量耗尽，往往被废弃，甚至造成网络的中断。所以，任何WSN技术和协议的研究都要以节能为前提。
3、无中心。在无线传感器网络中，所有节点的地位都是平等的，没有预先指定的中心，是一个对等式网络。各节点通过分布式算法来相互协调，在无人值守的情况下，节点就能自动组织起一个测量网络。而正因为没有中心，网络便不会因为单个节点的脱离而受到损害。节点可以随时加入或离开网络，任何节点的故障不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。
4、自组织。网络的布设和展开无需依赖于任何预设的网络设施，节点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为，节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。
5、多跳（Multi-hop）路由。WSN节点通信能力有限，覆盖范围只有几十到几百米，节点只能与它的邻居直接通信。如果希望与其射频覆盖范围之外的节点进行通信，则需要通过中间节点进行路由。WSN中的多跳路由是由普通网络节点完成的。
6、动态拓扑。WSN是一个动态的网络，节点可以随处移动；一个节点可能会因为电池能量耗尽或其他故障，退出网络运行；也可能由于工作的需要而被添加到网络中。这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化，因此网络应该具有动态拓扑组织功能。
7、节点数量众多，分布密集。WSN节点数量大、分布范围广，难于维护甚至不可维护。所以，需要解决如何提高传感器网络的软、硬件健壮性和容错性。
8、传输能力的有限性。无线传感器网络通过无线电波进行数据传输，虽然省去了布线的烦恼，但是相对于有线网络，低带宽则成为它的天生缺陷。同时，信号之间还存在相互干扰，信号自身也在不断地衰减，诸如此类。不过因为单个节点传输的数据量并不算大，这个缺点还是能忍受的。
9、安全性的问题。无线信道、有限的能量，分布式控制都使得无线传感器网络更容易受到攻击。被动窃听、主动入侵、拒绝服务则是这些攻击的常见方式。因此，安全性在网络的设计中至关重要。
三、应用现状
虽然无线传感器网络的大规模商业应用，由于技术等方面的制约还有待时日，但是最近几年，随着计算成本的下降以及微处理器体积越来越小，已经为数不少的无线传感器网络开始投入使用。目前无线传感器网络的应用主要集中在以下领域：
1．环境的监测和保护
随着人们对于环境问题的关注程度越来越高，需要采集的环境数据也越来越多，无线传感器网络的出现为随机性的研究数据获取提供了便利，并且还可以避免传统数据收集方式给环境带来的侵入式破坏。
2．医疗护理
无线传感器网络在医疗研究、护理领域也可以大展身手。罗彻斯特大学的科学家使用无线传感器创建了一个智能医疗房间，使用微尘来测量居住者的重要征兆（血压、脉搏和呼吸）、睡觉姿势以及每天24小时的活动状况。英特尔公司也推出了无线传感器网络的家庭护理技术。该技术是做为探讨应对老龄化社会的技术项目CenterforAgingServicesTechnologies（CAST）的一个环节开发的。该系统通过在鞋、家具以家用电器等家中道具和设备中嵌入半导体传感器，帮助老龄人士、阿尔茨海默氏病患者以及残障人士的家庭生活。利用无线通信将各传感器联网可高效传递必要的信息从而方便接受护理。而且还可以减轻护理人员的负担。英特尔主管预防性健康保险研究的董事EricDishman称，“在开发家庭用护理技术方面，无线传感器网络是非常有前途的领域”。
3．军事领域
由于无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，包括侦察敌情、监控兵力、装备和物资，判断生物化学攻击等多方面用途。
4．商业化用途
无线传感器网络还被应用于其他一些领域。比如一些危险的工业环境如井矿、核电厂等，工作人员可以通过它来实施安全监测。也可以用在交通领域作为车辆监控的有力工具。尽管无线传感器技术目前仍处于初步应用阶段，但已经展示出了非凡的应用价值，相信随着相关技术的发展和推进，一定会得到更大的应用。从应用的情况来看，北美的状况最好，在楼宇自动化、环境监控等方面，无线传感器网络已经开始大展拳脚。
四、需要解决的问题
就目前的技术水平来说，让无线传感器网正常运行并大量投入使用还面临着许多问题：
1．网络内通信问题。无线传感器网络内正常通信联系中，信号可能被一些障碍物或其他电子信号干扰而受到影响，怎么安全有效的进行通信是个有待研究的问题。
2．成本问题。在一个无线传感器网络里面，需要使用数量庞大的微型传感器，这样的话成本会制约其发展。
3．系统能量供应问题。目前主要的解决方案有：使用高能电池；降低传感功率；此外还有传感器网络的自我能量收集技术和电池无线充电技术。其中后两者备受关注。