传感网络结课报告 论文题目：无线传感器网络在军事领域的应用分析 学 院：光电信息与计算机工程学院 专 业：光电信息工程 班 级：光电三班 学 号：1212471329 学生姓名：李政鹏 指导教师：陈克坚 2015年 6 月 7 日传感网络结课报告 第 页摘 要II第一章绪论11.1背景及国际形势11.2无线传感器网络的发展现状11.3本文的组织结构2第二章无线传感器网络简介32.1体系结构3 2.1.1 节点组成.3 2.1.2 网络体系结构.32.2路由协议4 2.2.1平面路由协议.4 2.2.2层次路由协议.6第三章特点及应用优势73.1无线传感器网络特点7 3.1.1无线传感器网络的主要特点.7 3.1.2与其他网络相比主要区别.73.2应用优势8 3.2.1潜在优势8 3.2.2与导弹雷达相比潜在优势8第四章在军事领域的应用94.1战场侦察与监视94.2战场态势感知104.3核、生、化监测104.4装备、弹药、后勤物资管理104.5智能尘埃10第五章结束语12第六章调研照片12第七章参考文献13传感网络结课报告 第 I 页无线传感器网络在军事领域的应用 摘 要无线传感器网络是新兴网络,它采用无线通信技术,由微小的传感器组成,无线传感器网络节点具备感应能力、信息处理能力和无线通信能力,使无线传感器网络有广阔的应用前景,可广泛用于军事、环境、医疗保健、空间探索及各种商业应用。文中对无线传感网络的构建，路由协议以及定位算法做了简介，着重讲了它在军事领域的重要地位，以及当下的主要应用研究方向。关键词：WSN，体系结构，军事应用AbstractWireless Sensor Network is a burgeoning network,which is composed of tiny sensors with wireless communication technology. Node of WSN have influence, information handing and wireless communication abilities, making WSN have wide application foreground, including military,environment, medical treatment, space imploring and various business applications. In this paper, i first provide a brief introduction to the construction of WSN, routing protocol and the Relocation Arithmetic, and then focus on its important position in the military field, main application and research direction now.Keyword: WSN, Construction, Application in the military field.第 15 页传感网络结课报告 第一章 绪论1.1 背景及国际形势 无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一,2003年2月份的美国技术评论杂志评出对世界产生深远影响的十大新兴技术,无线传感器网络被列为第一,未来科学家预言无线传感器将引发新的信息革命,一些专家认为传感器网络、仿生人体器官等是全球未来的四大高技术产业,它们将掀起新的产业浪潮,这预示着未来到处是以电池为电源的无线传感器网络,这些传感器可监控环境、机器甚至人类自己。无线传感器网络通过分布在检测区域内的传感器节点，获取客观世界的最直接、最有效、最真实的信息，并通过无线自组织的网络传递到用户端。在国防和军事领域，该网络可以实时监测、感知、采集和传递战场环境内的各种信息，协助实现有效的战场态势感知，为作战指挥员提供战场情报服务。世界军事强国纷纷开展无线传感器网络的军事应用研究。1.2 无线传感器网络的发展现状无线传感器网络(WSN)是信息科学领域中一个全新的发展方向，同时也是新兴学科与传统学科进行领域间交叉的结果。无线传感器网络经历了智能传感器、无线智能传感器、无线传感器网络3个阶段。智能传感器将计算能力嵌入到传感器中，使得传感器节点不仅具有数据采集能力，而且具有滤波和信息处理能力；无线智能传感器在智能传感器的基础上增加了无线通信能力，大大延长了传感器的感知触角，降低了传感器的工程实施成本；无线传感器网络则将网络技术引入到无线智能传感器中，使得传感器不再是单个的感知单元，而是能够交换信息、协调控制的有机结合体，实现物与物的互联，把感知触角深入世界各个角落，必将成为下一代互联网的重要组成部分。 WSN技术是多学科交叉的研究领域，因而包含众多研究方向，WSN技术具有天生的应用相关性，利用通用平台构建的系统都无法达到最优效果。WSN技术的应用定义要求网络中节点设备能够在有限能量(功率)供给下实现对目标的长时间监控，因此网络运行的能量效率是一切技术元素的优化目标。其核心关键技术包括：组网模式、拓扑控制、媒体访问控制和链路控制、 路由、数据转发及跨层设计、 QoS保障和可靠性设计、 移动控制模型等等。而关键支撑技术包括：WSN网络的时间同步技术、基于WSN的自定位和目标定位技术、分布式数据管理和信息融合、WSN的安全技术、精细控制、深度嵌入的操作系统技术、 能量工程等等。1.3 本文的组织结构本文共分为七个章节，安排如下：第一章绪论，分析了无线传感器网络在新时代的重要地位，在介绍了无线传感器网络的发展研究现状之后，阐述了本文的主要工作第二章无线传感网络简介，“工欲善其事，必先利其器”，在讨论WSN技术在军事领域具体应用之前，先对WSN的体系结构，节点组成，网络构架以及路由协议作了简要介绍。第三章首先分析了无线传感器网络的特点，进而很容易理解了它在军事领域的应用优 势，解释了我们为什么要用它 第四章是本文的主体部分，重点介绍了五种无线传感器网络在军事领域的具体应用，分 别是：战场侦察与监视；战场态势感知；核生化的监测；装备、弹药、军事物资的管理监测、智能尘埃。 并附带有案例分析，可见在这一领域美国是要走在我们之前的我们仍有很远的路要走。第五章结束语指出了一些现在的研究热点问题，预测了未来美好的前景 第六章是一些在光博会拍到的照片，实地留念第七章参考文献第二章 无线传感器网络简介2.1 体系结构无线传感器网络（Wireless Sensor Network）是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。2.1.1 节点组成对于每一个传感器节点，一般都具有数据采集，数据处理和数据传输功能，一般由传感器模块，处理模块，无线通信模块和能量供应模块四部分组成，其构造如下图 2-1 所示。其中传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换；处理器模块负责控制整个节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据；无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制信息和收发采集数据；能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量。 图2-1 无线传感器节点结构2.1.2 网络体系结构传感器网络有大量的无线传感器节点部署在监测区域，通过自组织的方式形成网络。通常这些节点可分为采集节点和汇聚节点。采集节点部署在监测区域内，通过温度，湿度等传感器采集各种信息，并将采集到的信息向其他节点传送，其他节点将信息转发，最终传到汇聚中心。在数据传送的过程中，转发过程中的其他节点可能对数据进行初步处理，汇总。其网络布局如下图 2-2 所示： 图2-2无线传感网络采集节点一般采用图 2-1 的节点结构，它一般具有有限的能量供应，节点的处理能力，存储和计算能力也比较弱。相比其采集节点，汇聚节点功能较为增强。最终的汇聚节点一般具有可靠的能量供应，较强的通信能力，较大的存储能力。汇聚节点是增强功能的传感器节点，经常不进行监测，只是通过更多的内存和计算资源对数据进行汇总，处理，存储。2.2 路由协议传统计算机网络对路由协议要求如下：正确性，健壮性，稳定性，公平性，最优性。除此之外，无线传感器网络对路由协议更注重以下特殊要求：能源有效性，简单性，多路性。无线传感器网络是以数据为中心（Data Centric）进行路由的，不同于传统Ad hoc网络以地址为中心（Address Centric）进行路由的模式。下图给出了这两种模式的区别： 图2-3两种路由模式区别2.2.1 平面路由协议平面结构是指网络中各节点在路由功能上地位相同，没有引入分层管理机制。平面结构路由的优点是网络中没有特殊的节点，网络流量均匀地分散在网络中，路由算法易于实现；缺点是可扩展性小，在一定程度上限制了网络的规模。1) SPINSPIN（Sensor Protocol for Information via Negotiation）是一种以数据为中心的自适应通信路由协议。其目标是通过使用节点间的协商制度和资源自适应机制，解决扩散法存在的不足。SPIN有三种数据包类型，即ADV、RED和DATA。节点用ADV宣布有数据发送，用REQ请求接收数据，用DATA封装数据，这三种包都包含了元数据。在发送一个DATA数据包之前，传感器节点首先向邻居节点广播ADV数据包；邻居节点在收到ADV后，通过元数据判断是否需要完整的DATA