WSN的定義和特點

　　WSN是由一組傳感器節點以自組織的方式構成的有線或無線網絡，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋的地理區域中感知對象的信息，并發布給觀察者。如圖1所示，從硬件上看，WSN節點主要由數據采集單元、數據處理單元、無線數據分析收發單元以及小型電池單元組成，通常尺寸很小，具有低成本、低功耗、多功能等特點；從軟件上看，它借助于節點中內置傳感器有效探測所處區域的溫度、濕度、光強度、壓力等環境參數以及待測對象的電壓、電流等物理參數，并通過無線網絡將探測信息傳送到數據匯聚中心進行處理、分析和轉發。

　　WSN與傳統傳感器和測控系統相比具有明顯的優勢。它采用點對點或點對多點的無線連接，大大減少了電纜成本，在傳感器節點端即合并了模擬信號／數字信號轉換、數字信號處理和網絡通信功能，節點具有自檢功能，系統性能與可靠性明顯提升而成本明顯縮減。

　　WSN具有以下特點：

　?、儆布Y源有限。WSN節點采用嵌入式處理器和存儲器，計算能力和存儲能力十分有限。所以，需要解決如何在有限計算能力的條件下進行協作分布式信息處理的難題。

　?、?a target="_blank">電源容量有限。WSN節點通過自身攜帶的電他來提供電源，當電池的能量耗盡，往往被廢棄，甚至造成網絡的中斷。所以，任何WSN技術和協議的研究都要以節能為前提。

　?、蹮o中心。WSN沒有嚴格的控制中心，所有節點地位平等，是一個對等式網絡。節點可以隨時加入或離開網絡，任何節點的故障不會影響整個網絡的運行，具有很強的抗毀性。

　　④自組織。網絡的布設和展開無需依賴于任何預設的網絡設施，節點通過分層協議和分布式算法協調各自的行為，節點開機后就可以快速、自動地組成一個獨立的網絡。

　?、荻嗵∕ulti-hop）路由。WSN節點通信能力有限，覆蓋范圍只有幾十到幾百米，節點只能與它的鄰居直接通信。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節點進行通信，則需要通過中間節點進行路由。WSN中的多跳路由是由普通網絡節點完成的。

　?、迍討B拓撲。WSN是一個動態的網絡，節點可以隨處移動；一個節點可能會因為電池能量耗盡或其他故障，退出網絡運行；也可能由于工作的需要而被添加到網絡中。這些都會使網絡的拓撲結構隨時發生變化，因此網絡應該具有動態拓撲組織功能。

　?、吖濣c數量眾多，分布密集。WSN節點數量大、分布范圍廣，難于維護甚至不可維護。所以，需要解決如何提高傳感器網絡的軟、硬件健壯性和容錯性。

　　風洞測控WSN的主要關鍵技術

　　針對WSN的特點和在風洞測控中應用需求，WSN研究領域還有很多具有開創性和挑戰性的難題需要解決，主要包括以下的研究內容。

　　WSN節能技術

　　能源是WSN最重要的資源，如何有效地節約能源是WSN必須考慮的關鍵技術。WSN節點工作時按功率消耗由小到大的順序有4種模式：睡眠模式（sleep）、空閑模式（idle）、接收模式（receive）以及發送模式（transmit），有效地進入睡眠模式與空閑模式以及減少數據分析的發送量將大大地節約能源。采用合理的路由算法與信道接入方式也是節能的關鍵。

　　WSN節點微型化技術

　　WSN節點微型化技術在現階段還集中在硬件電路的設計上，通過采用體積小、功耗低的芯片與器件和采用模塊化的設計與分層布線的方法會使體積盡量減小，然而隨著MEMS（微電子機械系統）技術的日趨成熟，在不久的將來，WSN節點體積將會越來越小。

　　中研普華行業研究機構表示，近年來，傳感器正處于傳統型向新型傳感器轉型的發展階段。新型傳感器的特點是微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化，它不僅促進了傳統產業的改造，而且可導致建立新型工業，是21世紀新的經濟增長點。中國傳感器技術發展整體將呈現高精度、微型化、集成化、數字化、聲表面波傳感器、微加工技術等特點。同時還將朝著加速開發新型材料、高可靠性、寬溫度范圍、微功耗及無源化的方向發展。傳感器技術的不斷成熟，應用的擴大，市場的競爭也會更加激烈，未來傳感產業分銷會成為主要銷售渠道，而環保、設施農業、醫療衛生等領域將成為新興市場。