什么是無線網(wǎng)絡傳感器

無線網(wǎng)絡傳感器是一種集傳感器、控制器、計算能力、通信能力于一身的嵌入式設備。它們跟外界物理環(huán)境交互，將收集到的信息通過傳感器網(wǎng)絡傳送給其它的計算設備，如傳統(tǒng)的計算機等。隨著傳感器技術、嵌入式計算技術、通信技術和半導體與微機電系統(tǒng)制造技術的飛速發(fā)展，制造微型、彈性、低功耗的無線網(wǎng)絡傳感器己逐漸成為現(xiàn)實。

無線網(wǎng)絡傳感器一般集成一個低功耗的微控制器(MCU)以及若千存儲器、無線電/光通信裝置、傳感器等組件，通過傳感器、動臂機構、以及通信裝置和它們所處的外界物理環(huán)境交互。一般說來，單個傳感器的功能是非常有限的，但是當它們被大量地分布到物理環(huán)境中，并組織成一個傳感器網(wǎng)絡，再配置以性能良好的系統(tǒng)軟件平臺，就可以完成強大的實時跟蹤、環(huán)境監(jiān)測、狀態(tài)監(jiān)測等功能。

無線網(wǎng)絡傳感器的研究起始于20世紀90年代末期。其巨大的商業(yè)軍事應用價值，吸引了世界上許多國家的關注。Intel、微軟等IT業(yè)巨頭開始了無線網(wǎng)絡傳感器方面的研究工作。日本、德國、英國、意大利等科技發(fā)達國家也對無線網(wǎng)絡傳感器表現(xiàn)出了極大的興趣，紛紛展開了該領域的研究工作。我國在傳感器網(wǎng)絡方面的研究工作還很少，目前，國內(nèi)一些高等院校與研究機構已積極開展無線傳感器網(wǎng)絡的相關研究工作，主要有清華大學、中科院軟件所、浙江大學、哈爾濱工業(yè)大學、中科院自動化所、中國人民大學等。目前國內(nèi)研究熱點主要集中在穿戴式計算、上下文感知環(huán)境、智能教室等領域，在支持普適計算的操作系統(tǒng)或軟件架構系統(tǒng)的研究尚不多見。

雖然無線網(wǎng)絡傳感器的研究工作最初是出于軍事目的，但隨著研究工作的不斷廣泛和深入，目前民用系統(tǒng)占據(jù)了絕大部分，并已經(jīng)在包括動植物監(jiān)測，自然環(huán)境觀測和預報，保健醫(yī)療等方面進行了試探性的應用研究。無線網(wǎng)絡傳感器面臨的主要技術挑戰(zhàn)是在資源受限的條件下完成感知、通信和控制功能。這些限制主要包括:有限的能量供應、有限的計算能力、有限的存儲空間和有限的通信能力。目前最缺少的關鍵技術是系統(tǒng)軟件對管理和操作這類設備的支持，支持網(wǎng)絡傳感器系統(tǒng)的操作系統(tǒng)是無線網(wǎng)絡傳感器的核心。因此，支持網(wǎng)絡傳感器系統(tǒng)的操作系統(tǒng)有如下發(fā)展趨勢:(1)低能耗，超微小內(nèi)核; (2)實時并發(fā);(3)專用特制;(4)對多種無線網(wǎng)絡互聯(lián)方式的支持。隨著 無 線 網(wǎng)絡傳感器應用的日益發(fā)展與不斷深入，支持無線網(wǎng)絡傳感器的超微型嵌入式操作系統(tǒng)的研究將成為未來無線網(wǎng)絡傳感器發(fā)展趨勢和熱點。