定义:大量静止或移动的传感器以自组织和多跳方式构成无线网络,以完成对特定区域内的对象信息的采集并报告给用户;
发展历史:通过有线/无线连接;感知能力+计算能力+通信能力;911事件后催生一系列国家战略。
1、 了解无线传感器的主要应用形式及其系统架构
主要应用形式:狼传感器系统;声定位反恐系统;车辆探测;农业生产;
系统架构:
2、 掌握无线传感器网络的典型网络结构
4、 了解传感器的定义及评价标准和分类方法
定义:将特定的被测信息以一定规律转换为某种可用信号的器件或装置;
分类方法:被测量与输出电量的转换原理;冰雕模具测量原理;测量性质
5、 掌握智能传感器的接口技术
智能传感器:内置处理器且能处理和存储信息的传感器系统,具有数字通信接口。
6、 熟练掌握无线传感器网络节点的特性和选型原则
特性:灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、重复性、漂移、精度、分辨率、迟滞;
*精度:在规定条件下,允许最大绝对误差相对传感器满量程输出的百分数;
*分辨率:检测输入量的最小变化量;
选型:测量对象及环境、灵敏度、uuu16响应特性、线性范围、稳定性、精度。
7、 熟练掌握无线传感器网络中的MAC协议及其主要作用
MAC协议:通过一组规范和过程来有效、有序和公平的共享介质;
主要作用:为了解决在信道中可以有序的传输多组数据,并且分组之间尽可能少的产生碰撞,尽可能提高网络吞吐率。
8、 掌握分布式控制和集中式控制的区别
分布式:所有的传感器均可以进行自我控制,资源的分配和使用均由传感器节点完成;
集中式:所有的传感器节点均由中央节点进行控制,实现对资源的整体调度和使用。
9、 熟练掌握CSMA协议的思想
在发射信号之前,发射机先侦听介质中是否有同信道载波,若不存在,将直接进入数据传输状态;否则,则在随机退避一段时间后,重新侦听信道,直到可以将信号传输出去。
随机退避时间=Random()*aSlottime:Random()在竞争窗口随机分布的整数;aSlottime是一个时间槽时间
10、 掌握无线传感器网络的MAC协议涉及所面临的问题
节约能耗、可扩展性、网络效率。
11、 熟练掌握无线传感器网络MAC协议实现节能的主要方法
S-MAC适用于传感器网络的数组传输量不大、网络内部能进行数据处理和融合且可以容忍一定程度的通信延迟。
12、 熟练掌握无线传感器网络中周期性休眠机制节点唤醒的主要方法
全唤醒模式:所有节点同时唤醒;
随机唤醒模式:由给定的唤醒概率随机唤醒某些节点。
13、 熟练掌握B-MAC和X-MAC协议的主要设计思想
B-MAC:在发送数据前先发送石笼护坡前导载波以唤醒目的节点,从而建立无线通信连接。
X-MAC:改进了B-MAC的前导载波过长的问题,将前导载波分成若干频闪前导载波,在每个频闪前导载波中嵌入目的地址信息,非接收节点尽早丢弃分组并睡眠。
14、 熟练掌握S-MAC协议实现周期性休眠的方法
花生油将时间分为帧,帧内分监听工作阶段和睡眠阶段。监听/睡眠阶段的持续时间根据应用情况进行调整,当节点处于睡眠阶段时,关闭无线电波,节省电量,并且节点需要缓存这期间收到的数据,以便于集中发送。
15、 掌握路由协议的定义及其作用
定义:将数据分组从源节点通过网络发送到目标节点;
作用:寻源节点和目标节点间的优化路径;将数据分组沿着优化路径正确转发。
16、 熟练掌握距离矢量算法的主要运行过程
每个路由维护一个距离矢量表,然后通过相邻距离矢量通告并进行距离矢量表更新。每个距离矢量表提供到达目的的最佳输出路线及到达目的矢量所用时间,作为该表的索引,每隔一段时间,路由器向所有邻居节点发送到每个目的节点的距离表,同时接收其他节点发送的距离表。
17、 熟练掌握无线传感器网络路由协议实现节能的方法和途径
能量感知路由协议:从数据传输的能量消耗出发,讨论最少能量消耗和最长网络生存期;
途径:Energy aware routing;GEAR
18、 掌握SPIN协议的基本运行过程
一种自适应路由协议。当元数据小于采集到的数据时,能量消耗较少;因此节点间通过发送元数据进行协商,并且节点监控各自的能量变化,若能量处于低水平状态时,则节点中断传输操作充当路由角,因此在一定程度上避免了资源的盲目使用。
19、 熟练掌握LEACH协议的基本设计思想及其运行过程
基本思想:通过类准备阶段和就绪阶段对信息进行汇聚传输的基于簇的路由协议;
运行过程:首先随机选择一个传感器节点作为簇头节点,在簇头节点选定后,簇头节点对网络中所有节点进行广播,广播数据包含该节点成为簇头节点的信息,当传感器节点接收到广播数据时,根据接收到的各个簇头节点广播信息的强度,该节点选择信号强度最大的簇头节点接入,并向其发送其成为其成员的数据,形成类,当类形成后,簇头采用TDMA机制分配通道使用权给类内节点;然后簇头开始接收各节点采集的数据,并将接收的数据汇聚传输给Sink节点。
20、 了解无线传感器网络节点定位的两种方法及区别
方法:基于测距的定位、无需测距的定位;
区别:通过测量节点之间的距离和角度,根据几何关系计算出网络节点的位置;无需直接测量距离和角度信息,对网络节点进行定位。
21、 掌握无线传感器网络时间同步TPSN方法
采用层次型网络结构,首先将所有节点按照层次结构进行分级,然后每个节点与其上一级的一个节点进行时间同步,最终所有节点均和根节点时间同步。
22、 了解数据融合的定义及几种典型方法
定义:将多层次、多方面信息进行处理,并且处理的过程包括对数据的检测、互联、相关、估计和组合,以获得较高精度和置信度的目标估计和预测;
方法:综合平均法、卡尔曼滤波法、贝叶斯估计法、神经网络法、统计决策理论。
23、 了解无线传感器网络节点综合节能方法
休眠机制、动态电源管理、动态电压调度、数据融合。
24、 掌握无线传感器网络常见的安全管理方法
安全引导:网络系统从分散、独立且无安全通道保护的个体集合,以预订协议,逐步形成同一完整、具有安全信道保护、连通的安全网络的过程;
安全维护:设计通信中的密钥更新。
25、 了解无线传感器网络的仿真平台和软件测试床
仿真平台:具有分布性、动态性、综合性的软件集成开发环境,主要有TOSSIM、OMNet++、MATLAB、OPNet;
软件测试床:为了获取详细的节点、网络以及无线通信的信息,常用有Motelab、SensoNet。
26、 掌握无线传感器网络的硬件开发全过程
节点的基本硬件模块由数据处理模块、换能器模块、无线通信模块、电源模块和其他外围模块,通过将一系列模块组成一个具有完备功能的节点硬件系统。
27、 掌握无线传感器网络节点操作系统和应用程序的设计要求
操作系统:代码量尽可能小、复杂度尽可能低、能够适应网络规模和拓扑高度动态变化的应用程序、对检测环境发生的事件能快速响应、能快速切换多个并行任务;
应用程序重新随机进程:具有自适应功能、保证节点能量优化、选亲模块化设计、面向具体应用、具有维护
和升级功能。
28、 掌握IEEE1451接口协议
定义了变送器的软、硬件接口,并且该族的所以标准都支持“变送器电子数据表”,为变送器提供自动识别和即插即用的功能;并将传感器分为网络适配器层和智能变送器接口模块。
29、 了解ZigBee协议栈结构
30、 掌握开发一个ZigBee节点的方法
建立Profile、初始化协议栈和外围设备、编写应用层代码。
31、 了解传感器网络的军事应用
战场感知、狼传感器系统;声定位反恐系统。
32、 WSN的网络模型
平面网络结构、分级网络结构、混合网络结构、Mesh网络结构