2012年传感器行业市场分析

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。

　　美国国防部和各军事部门都对WSN给予了高度重视，在C4ISR的基础上提出了C4KISR计划，强调战场情报的感知能力、信息的综合能力和信息的利用能力，把WSN作为一个重要研究领域，设立了一系列的，军事传感器网络研究项目，即使是今天最先进的反舰巡航导弹也会被实时地监测到并被击中。在民用领域，2002年，Intel公司发布了“基于WSN的新型计算发展规划”。Intel将致力于WSN在预防医学、环境监测、森林灭火乃至海底板块调查、行星探查等领域的应用。

　　英国、日本、意大利等国家的一些大学和研究机构也纷纷开展了该领域的研究工作。学术界的研究主要集中在传感器网络技术和通信协议的研究上，也开展了一些感知数据分析查询处理技术的研究，取得了一些初步研究结果。

　　国内研究机构如中科院、清华大学、国防科技大学、电子科技大学、哈尔滨工业大学以及浙江大学等学术团体对WSN进行了跟踪研究，毋庸置疑，跟踪国外WSN技术的发展，并做出开创性的研究工作，对我国国防现代化的发展具有重要的意义。

WSN的定义和特点

　　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，并发布给观察者。如图1所示，从硬件上看，WSN节点主要由数据采集单元、数据处理单元、无线数据分析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。

　　WSN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。WSN节点通过自身携带的电他来提供电源，当电池的能量耗尽，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。WSN没有严格的控制中心，所有节点地位平等，是一个对等式网络。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。

　　风洞测控WSN的主要关键技术

　　针对WSN的特点和在风洞测控中应用需求，WSN研究领域还有很多具有开创性和挑战性的难题需要解决，主要包括以下的研究内容。

　　WSN节能技术

　　能源是WSN最重要的资源，如何有效地节约能源是WSN必须考虑的关键技术。W SN节点工作时按功率消耗由小到大的顺序有4种模式：睡眠模式（sleep）、空闲模式（idle）、接收模式（receive）以及发送模式（transmit），有效地进入睡眠模式与空闲模式以及减少数据分析的发送量将大大地节约能源。采用合理的路由算法与信道接入方式也是节能的关键。

　　WSN节点微型化技术

　　WSN节点微型化技术在现阶段还集中在硬件电路的设计上，通过采用体积小、功耗低的芯片与器件和采用模块化的设计与分层布线的方法会使体积尽量减小，然而随着MEMS（微电子机械系统）技术的日趋成熟，在不久的将来，WSN节点体积将会越来越小。

中研普华行业研究