无线传感器网络的必备条件 .
点击数：7431 次 录入时间：03-04 11:53:39 整理：http://www.55dianzi.com 电工基础
无线传感器网络的必备条件 无线传感器网络的主要组成部分是数字传感器。无线传感器的主要必备条件是一个被降低的波形因数、低能耗以及有效工作范围，其有效工作范围与所发射的无线电信号强度和能耗均成正比的。无线传感器网络必须具备高效性、可靠性和可缩放性，它们还应该能支持数量众多的传感器节点（10,000 – 100,000个）。其另一个必要条件是极低的维修需求。无线传感器通常都安装在偏远地区，人工介入，即使是像更换电池这样简单的事也是很困难和昂贵的。因此无线传感器的能耗一定要极其低，以使其在一个电池更换周期内可以运行几个月甚至几年。基于这些原因，人们已经研发出了几种不需要电池的解决方案。它们以能量搜集技术为基础，可以从环境中汲取运行所需要的能量。它们通常能利用太阳能、热能或振动所带来的能量。再有，传感器必须能够现场编程和自我设置；即使在有一个或多个故障传感器存在的情况下，网络也能正常运行。信号发送率通常不是问题，因为在大多数应用中，传感器所产生的数据量不是很大，能以非连续方式来发送。 图7 在汽车领域，MEMS被用于导航和信息娱乐设备中。 数字微粒（smart dust） 微粒是放置在集成度非常高的驱动器和功能部件中的微型数字传感器，用于收集和分析信息以及管理静态存储器和闪速存储器。它的特性是能耗极低并支持近距离无线电通信。人们通常把它们与“无所不在的计算”和“数字微粒”等名称相提并论。这项技术是在1997年由美国加州大学伯克利分校研发的。它的应用领域包括军事、保安、家居自动化、工业控制、建筑控制、汽车网络（automotive networks）、医疗系统以及智能型消费电器等。目前，一个数字微粒的价格大约为100美金，并需要体积大寿命却比较短的电池来供电。不过其研究者说，在五年内它们的单价会被降到10美金以下。通过能量搜集技术，微粒也将能利用太阳能或动能自行供电。 这些微型数字传感器已经被用于商品电器中。伯克利大学正在与Intel合作研制传感器平台，使之与XScale处理器结合以保证电池寿命超过一年。数字微粒传感器的主要制造商是总部设在加州的Crossbow公司。根据市场分析家的预测，到2008年底，微粒的销售量将会超过2亿个。 图8 许多公司开始将生物测定传感器纳入现有的保安基础设施中。 微型机电传感器正在占领阵地 我们每天都在不知不觉中与微型机电传感器（MEMS－micromechanical sensor）打交道：压力、临近与运动传感器（proximity and movement sensor）、陀螺仪、加速计、麦克风和压电装置等等。现如今，MEMS技术在以下四个领域取得了商业性的成功：用于气囊控制的加速计；用于监测汽车耗油量的压力传感器；喷墨打印机头和用于投影显示的反射镜。根据iSuppli的预测，微型机电传感器的全球市场将会由2006年的61亿美金增长到2012年的88亿美金。到2012年为止，MEMS仪器的单位出货量的年复合增长率预计为6.4%，其同期年销售额的复合增长率预计为5.5%。虽然产品总需求量的增长相对缓慢，但某些单项产品的市场却成长得非常迅速；例如，iSuppli预言手机的平均复合增长率将为22.9％，到2012年，仅此一项产品的市场将达到九亿二千五百万美金。事实上MEMS传感器正在越来越多地被用于消费电子产品。MEMS肯定会被大量地应用于消费电子产品中，最大的MEMS制造商们都把赌注押在了这块市场上。STMicroelectronics公司MEMS事业部门的总监Benedetto Vigna认为，MEMS技术的用户化将为此项技术开辟新的领域，它也将会受到无线传感器网络主体配置的影响。MEMS传感器也可以被整合到游戏控制器中，使它们能够在便携式终端上跟踪操纵者手部的运动，并以此来调节显示屏上的画面变化或进行目录浏览。 市场调研机构iSuppli认为，移动传感器(motion sensors)将代替传统的传感器成为MEMS市场的主要推动力，至少在2012年之前会是这样。尤其是加速计(accelerometer)，它在便携式消费电器中将被用来启动一系列高级界面功能。传感器在消费电器中的应用正在迅速飙升，像用于游戏、笔记本电脑和数码相机中的移动传感器就是实例。虽然以传感器为基础的微型机电系统（MEMS－microelectromechanical systems）的价格已经在迅速下降，它们还是太昂贵而不能被用在一些对价格敏感的消费产品中。 自从MEMS加速计被用在Wii和苹果牌iPhone中后，它们在消费市场中得到越来越多的关注。像Analo Devices 和STMicroelectronics 等MEMS加速计厂商都在其MEMS产品的销售上取得了巨大成功，这些产品全是为Wii 控制器和iPhone设计的。ABI Research 公司强调，为了打进一个主体市场，传感器的单位价格必须低于一美元。 产品制造商们正在研发低成本解决方案，据说用于手机和其它消费电器的微型化MEMS传感器在保证移动感应功能的同时成本更为低廉。
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