什么是無線網(wǎng)絡(luò)傳感器

無線網(wǎng)絡(luò)傳感器是一種集傳感器、控制器、計(jì)算能力、通信能力于一身的嵌入式設(shè)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(luò)傳送給其它的計(jì)算設(shè)備，如傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)等。隨著傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)和半導(dǎo)體與微機(jī)電系統(tǒng)制造技術(shù)的飛速發(fā)展，制造微型、彈性、低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)傳感器己逐漸成為現(xiàn)實(shí)。

無線網(wǎng)絡(luò)傳感器一般集成一個(gè)低功耗的微控制器(MCU)以及若千存儲(chǔ)器、無線電/光通信裝置、傳感器等組件，通過傳感器、動(dòng)臂機(jī)構(gòu)、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(gè)傳感器的功能是非常有限的，但是當(dāng)它們被大量地分布到物理環(huán)境中，并組織成一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)，再配置以性能良好的系統(tǒng)軟件平臺(tái)，就可以完成強(qiáng)大的實(shí)時(shí)跟蹤、環(huán)境監(jiān)測(cè)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等功能。

無線網(wǎng)絡(luò)傳感器的研究起始于20世紀(jì)90年代末期。其巨大的商業(yè)軍事應(yīng)用價(jià)值，吸引了世界上許多國家的關(guān)注。Intel、微軟等IT業(yè)巨頭開始了無線網(wǎng)絡(luò)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(dá)國家也對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)傳感器表現(xiàn)出了極大的興趣，紛紛展開了該領(lǐng)域的研究工作。我國在傳感器網(wǎng)絡(luò)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(jī)構(gòu)已積極開展無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究工作，主要有清華大學(xué)、中科院軟件所、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中科院自動(dòng)化所、中國人民大學(xué)等。目前國內(nèi)研究熱點(diǎn)主要集中在穿戴式計(jì)算、上下文感知環(huán)境、智能教室等領(lǐng)域，在支持普適計(jì)算的操作系統(tǒng)或軟件架構(gòu)系統(tǒng)的研究尚不多見。

雖然無線網(wǎng)絡(luò)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(dòng)植物監(jiān)測(cè)，自然環(huán)境觀測(cè)和預(yù)報(bào)，保健醫(yī)療等方面進(jìn)行了試探性的應(yīng)用研究。無線網(wǎng)絡(luò)傳感器面臨的主要技術(shù)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(yīng)、有限的計(jì)算能力、有限的存儲(chǔ)空間和有限的通信能力。目前最缺少的關(guān)鍵技術(shù)是系統(tǒng)軟件對(duì)管理和操作這類設(shè)備的支持，支持網(wǎng)絡(luò)傳感器系統(tǒng)的操作系統(tǒng)是無線網(wǎng)絡(luò)傳感器的核心。因此，支持網(wǎng)絡(luò)傳感器系統(tǒng)的操作系統(tǒng)有如下發(fā)展趨勢(shì):(1)低能耗，超微小內(nèi)核; (2)實(shí)時(shí)并發(fā);(3)專用特制;(4)對(duì)多種無線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方式的支持。隨著 無 線 網(wǎng)絡(luò)傳感器應(yīng)用的日益發(fā)展與不斷深入，支持無線網(wǎng)絡(luò)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(luò)傳感器發(fā)展趨勢(shì)和熱點(diǎn)。