無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wsns)是由大量無處不在的，具有通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點密集分布在無人值守的監(jiān)控區(qū)域而構(gòu)成的能夠根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)的“智能”自治測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。如果說因特網(wǎng)改變了人與人之間交流、溝通的方式，那么，wsns則將邏輯上的信息世界與真實物理世界融合在一起，將改變?nèi)伺c自然交互的方式。為此，2003年，mit技術(shù)評論在預測未來技術(shù)發(fā)展的報告中，將其列為改變世界的十大新興技術(shù)之一。

　　藍牙是一種短距無線通信的技術(shù)規(guī)范。由于藍牙具有工作在2.4 ghz的ism(industrial，scientific and medi-cal)頻段；可以同時傳輸語音和數(shù)據(jù)；有很好的抗干擾能力和低功耗等特點。采用藍牙技術(shù)構(gòu)建由固定傳感器節(jié)點組成的藍牙傳感器網(wǎng)絡(luò)，是無線傳感器領(lǐng)域內(nèi)一個新興的研究方向，可以在一些特殊的場合實現(xiàn)信息的采集、處理和發(fā)送。

　　介紹了一種用于廣場環(huán)境監(jiān)測的藍牙傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和傳感器節(jié)點的設(shè)計，研究了藍牙傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點定位和電源|穩(wěn)壓器問題。最后，探討了wsns領(lǐng)域內(nèi)存在的問題和發(fā)展方向。

　　1 藍牙傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

　　整個藍牙傳感器網(wǎng)絡(luò)由若干藍牙傳感器節(jié)點和監(jiān)控主機組成，其中，無線傳感器節(jié)點分布于需要監(jiān)測的廣場四周，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、預處理和傳輸?shù)裙ぷ�；監(jiān)控主機放置在智能小車內(nèi)，通過藍牙模塊與傳感器節(jié)點通信。

　　1.1 藍牙傳感器網(wǎng)絡(luò)模型

　　為了把信號輸入到終端，采用了藍牙，而沒有采用有線、紅外和光等進行傳輸信號，原因在于它最適合短距離無線低功率通信，用它組建的傳感器網(wǎng)絡(luò)被稱為藍牙傳感器網(wǎng)絡(luò)。

　　為了對藍牙傳感器網(wǎng)絡(luò)進行直觀的說明，構(gòu)建了藍牙傳感器網(wǎng)絡(luò)模型。藍牙傳感器網(wǎng)絡(luò)模型基于鄰近組網(wǎng)的原則，2個彼此靠近到一定程度的藍牙傳感器可以自發(fā)地由藍牙模塊建立通信鏈接。藍牙組網(wǎng)時最多可以有256個藍牙設(shè)備單元連接起來組成微微網(wǎng)(piconet)，其中，1個主節(jié)點和7個從節(jié)點處于工作狀態(tài)，而其他節(jié)點則處于空閑模式。主節(jié)點負責控制異步無連接(asynchronous connec-tionless，acl)鏈接的帶寬，并決定微微網(wǎng)中的每個節(jié)點可以占用多少帶寬及連接的對稱性。從節(jié)點只有被選中時才能發(fā)送數(shù)據(jù)，即從節(jié)點在發(fā)射數(shù)據(jù)前必須接受輪詢。微微網(wǎng)絡(luò)之間可重疊交叉，從設(shè)備單元可以共享。由多個相互重疊的微微網(wǎng)組成的網(wǎng)絡(luò)稱為散射網(wǎng)(seatternet)。

　　用于廣場環(huán)境監(jiān)測的傳感器網(wǎng)絡(luò)是由預先放置在廣場四周的傳感器節(jié)點組成微微網(wǎng)，各微微網(wǎng)組成散射網(wǎng)。其網(wǎng)絡(luò)通信體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。節(jié)點具有傳感、信號處理和無線通信功能，它們既是信息包的發(fā)起者，也是信息包的轉(zhuǎn)發(fā)者。通過網(wǎng)絡(luò)自組織和多跳路由，將數(shù)據(jù)向監(jiān)控發(fā)送。

　　1.2 藍牙傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位

　　節(jié)點定位機制是指依靠有限的位置已知節(jié)點，確定布設(shè)區(qū)中其他節(jié)點的位置，在傳感器節(jié)點間建立起空間關(guān)系的機制。在大多數(shù)情況下，只有結(jié)合位置信息，傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取的數(shù)據(jù)才有實際意義。另外，對藍牙傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究也要利用節(jié)點的位置信息。在網(wǎng)絡(luò)層，因為藍牙傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點無全局標志，設(shè)計了基于節(jié)點位置信息的路由算法；在應(yīng)用層，根據(jù)節(jié)點位置，藍牙傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以智能地選擇一些特定的節(jié)點來完成任務(wù)，從而降低整個系統(tǒng)的能耗，提高系統(tǒng)的存活時間。

　　由于設(shè)計的藍牙傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各個傳感器節(jié)點位置固定，可以采用基于測距的節(jié)點定位機制。通過測量節(jié)點問點到點的距離，使用最大似然估計法計算節(jié)點位置�；跍y距定位機制要求2個節(jié)點具有測量相互間距離的能力。采用了tdoa(time difference on arrival)：測距技術(shù)。在節(jié)點上安裝超聲波收發(fā)器和藍牙收發(fā)器。測距時，在發(fā)射端，2種收發(fā)器同時發(fā)射信號，利用聲波與電磁波在空氣中傳播速度的巨大差異在接收端通過記錄2種不同信號到達時間的差異，基于已知信號傳播速度，直接把時間轉(zhuǎn)換為距離。該技術(shù)的測距精度可達到厘米級，但受限于超聲波傳播距離有限和非視距(nlos)問題對超聲波信號的傳播影響。

　　2 傳感器節(jié)點設(shè)計

　　傳感器節(jié)點的設(shè)計主要包括：硬件的設(shè)計、軟件的設(shè)計和電源的設(shè)計。

　　2.1 傳感器節(jié)點總體設(shè)計

　　在不同的應(yīng)用中，傳感器節(jié)點設(shè)計也各不相同，但是，它們的基本結(jié)構(gòu)是一樣的。根據(jù)具體需要，設(shè)計出的傳感器節(jié)點主要包括以下幾個子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、無線通信子系統(tǒng)和電源子系統(tǒng)構(gòu)成，節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

　　2.2 傳感器節(jié)點硬件設(shè)計

　　傳感器節(jié)點主要由超低功耗處理器、各種傳感器及其輔助電路構(gòu)成。節(jié)點原理圖如圖3所示。

　　2.3 電源問題

　　電源問題是wsns中的關(guān)鍵問題。只有提供長期有效的能源才能使傳感器網(wǎng)絡(luò)降低維護運行成本，進一步體現(xiàn)其巨大優(yōu)勢。為了最大限度節(jié)約電能，在節(jié)點的設(shè)計中，單片機以最快的速度執(zhí)行任務(wù)，一旦有可能就進入節(jié)能模式。在節(jié)能