摘　要：介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，列舉了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在軍事、環(huán)境監(jiān)測、建筑物監(jiān)測、智能交通等應(yīng)用領(lǐng)域的典型應(yīng)用實例，總結(jié)了制約無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實際應(yīng)用的因素及目前研究熱點。

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)部或附近的大量廉價的、具有通信、感測及計算能力的微型傳感器節(jié)點通過自組織構(gòu)成的“智能”測控網(wǎng)絡(luò)［１］［２］。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)、智能交通、建筑物監(jiān)測、空間探索等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大的應(yīng)用價值，被認(rèn)為是未來改變世界的十大技術(shù)之一、全球未來四大高技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。

　　目前，國內(nèi)外眾多研究機構(gòu)都已開展了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用的相關(guān)研究。本文主要針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用情況及未來發(fā)展趨勢和制約因素進行介紹。

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖１所示，系統(tǒng)通常包括傳感器節(jié)點、網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器。

　　傳感器節(jié)點可以完成環(huán)境監(jiān)測、目標(biāo)發(fā)現(xiàn)、位置識別或控制其他設(shè)備的功能；此外還具有路由、轉(zhuǎn)發(fā)、融合、存儲其他節(jié)點信息等功能。

　　網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)連接無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的通信，實現(xiàn)兩種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，發(fā)送控制命令到傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點，以及傳送節(jié)點的信息到服務(wù)器。

　　服務(wù)器用于接收監(jiān)測區(qū)域的數(shù)據(jù)，用戶可遠程訪問服務(wù)器，從而獲得監(jiān)測區(qū)域內(nèi)監(jiān)測目標(biāo)的狀態(tài)以及節(jié)點和設(shè)備的工作情況。

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常具有如下主要特點：

　�。ǎ保┳越M織。傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的節(jié)點具有自動組網(wǎng)的功能，節(jié)點間能夠相互通信協(xié)調(diào)工作。

　�。ǎ玻┒嗵酚�。節(jié)點受通信距離、功率控制或節(jié)能的限制，當(dāng)節(jié)點無法與網(wǎng)關(guān)直接通信時，需要由其他節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)完成數(shù)據(jù)的傳輸，因此網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸路由是多跳的。

　�。ǎ常﹦討B(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�。在某些特殊的�?yīng)用中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是移動的，傳感器節(jié)點可能會因能量消耗完或其他故障而終止工作，這些因素都會使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化。

　�。ǎ矗┕�(jié)點資源有限。節(jié)點微型化要求和有限的能量導(dǎo)致了節(jié)點硬件資源的有限性。

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀

　　傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與具體的應(yīng)用環(huán)境密切相關(guān)，因此針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域，存在性能不同的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)［３］。

　　軍事領(lǐng)域應(yīng)用

　　在軍事應(yīng)用領(lǐng)域，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測敵軍區(qū)域內(nèi)的兵力和裝備、實時監(jiān)視戰(zhàn)場狀況、定位目標(biāo)物、監(jiān)測核攻擊或者生物化學(xué)攻擊等。

　　美國軍方研究的用于軍事偵查的ｎｓｏｆ（ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ�。螅澹睿螅铮颍蟆。妫铮颉。簦瑁濉。铮猓辏澹悖簦椋觯濉。妫铮颍悖澹┫到y(tǒng)［４］是美國軍方目前研究的未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)的一部分，能夠收集偵查區(qū)域的情報信息并將此信息及時地傳送給戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)由大約１００個靜態(tài)傳感器和用于接入戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的指揮控制節(jié)點ｃ２（ｃｏｍｍａｎｄ　ａｎｄ�。悖铮睿簦颍铮欤�(gòu)成，系統(tǒng)架構(gòu)如圖２所示。

　�。玻埃埃的�，美國軍方采用ｃｒｏｓｓｂｏｗ公司節(jié)點構(gòu)建了槍聲定位系統(tǒng)［５］，節(jié)點部署于目標(biāo)建筑物周圍，系統(tǒng)能夠有效地自組織構(gòu)成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測突發(fā)事件（如槍聲、爆炸等）的發(fā)生，為救護、反恐提供了有力的幫助。

　　美國科學(xué)應(yīng)用國際公司采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了一個電子防御系統(tǒng)［５］，為美國軍方提供軍事防御和情報信息。系統(tǒng)采用多個微型磁力計傳感器節(jié)點來探測監(jiān)測區(qū)域中是否有人攜帶槍支、是否有車輛行駛，同時，系統(tǒng)利用聲音傳感器節(jié)點監(jiān)測車輛或者人群的移動方向。

　　環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測，能夠完成傳統(tǒng)系統(tǒng)無法完成的任務(wù)。環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用領(lǐng)域包括：植物生長環(huán)境、動物的活動環(huán)境、生化監(jiān)測、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)監(jiān)測、森林火災(zāi)監(jiān)測、洪水監(jiān)測等。

　　加州大學(xué)伯克利分校利用傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控大鴨島（ｇｒｅａｔ�。洌酰悖搿。椋螅欤幔睿洌┑纳鷳B(tài)環(huán)境［６］，在島上部署３０個傳感器節(jié)點，傳感器節(jié)點采用ｂｅｒｋｅｌｅｙ大學(xué)的ｍｉｃａ�。恚铮簦澹郏罚莨�(jié)點，包括監(jiān)測環(huán)境所需的溫度、光強、濕度、大氣壓力等多種傳感器。系統(tǒng)采用分簇的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，傳感器節(jié)點采集的環(huán)境參數(shù)傳輸?shù)酱厥祝ňW(wǎng)關(guān)），然后通過傳輸網(wǎng)絡(luò)、基站、ｉｎｔｅｒｎｅｔ網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫中。用戶或管理員可以通過ｉｎｔｅｒｎｅｔ遠程訪問監(jiān)測區(qū)域。

　　加州大學(xué)在南加利福尼亞ｓａｎ�。辏幔悖椋睿簦锷浇⒘丝蓴U展的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)［８］，主要監(jiān)測局部環(huán)境條件下小氣候和植物甚至動物的生態(tài)模式。監(jiān)測區(qū)域（２５公頃）分為１００多個小區(qū)域，每個小區(qū)域包含各種類型的傳感器節(jié)點，該區(qū)域的網(wǎng)關(guān)