1、 编号 淮安信息职业技术学院毕业论文题 目基于无线传感器网络的数据融合系统的设计学生姓名耿以威学 号37011443院 系 计算机与通信工程学院专 业通信技术班 级370114指导教师赵靖哲 顾问教师龚佑红二一三年十月摘 要无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。传感器技术、微机电系统、现代网络和无线通信等技术的进步，推动了现代无线传感器网络的产生和发展。无线传感器网络扩展了人们信息获取能力，将客观世界的物理信息同传输网络连接在一起，在下一代网络中将为人们提供最直接、最有效、最真实的
2、信息。无线传感器网络能够获取客观物理信息，具有十分广阔的应用前景，能应用于军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境检测、抢险救灾、危险区域远程控制等领域。已经引起了许多国家学术界和工业界的高度重视，被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一。数据融合技术是无线传感器网络的一个关键技术, 能减少传感器节点间的传输量,从而明显提高网络感知效能,延长网络生命周期, 减小时间延迟。无线传感网数据融合，是对源数据或信息的获取、表示及其内在联系进行综合处理和优化的技术。传感器只能获得环境或被测对象的部分信息段，而传感网信息经过融合后能够完善地、准确地反映环境的特征。传感网目标的融合识别是试图将各传感
3、器关于目标的不精确，不完全的数据进行融合，产生较单一传感器更精确，更完全的属性估计和判决。数据融合技术已经广泛应用于信息电子学、计算机科学、自动化等领域。关键词: 传感器网络 传感器的应用 数据融合 无线传感器分类AbstractAbstractWireless Sensor network (Wireless Sensor Networks, WSN) is the current focus on international knowledge, involving multidisciplinary highly cross, highly integrated the leading
4、edge of the hot research field. Sensor technology, mems, the progress of modern network and wireless communication technology, to promote the emergence and development of modern wireless sensor network. Wireless sensor network (WSN) expanded the people access to information, with the objective world
5、 of physical information transmission network connection together, in the heart of the next generation network for people to provide the most direct, the most effective and most real information. Wireless sensor network (WSN) can obtain the objective physical information, has the very broad applicat
6、ion prospects, and can be applied to military defense, industrial and agricultural control, urban management, biological, medical, environmental detection, remote control in areas such as disaster relief, the dangerous area. Has attracted the attention of the academia and industry in many countries,
7、 is considered to be one of produce great influence to the 21st century technology.Data fusion technology is a key technology of wireless sensor network (WSN) can reduce the magnitude of the transmission between the sensor nodes, thus significantly increase the efficiency of the network awareness an
8、d prolong the network life cycle, reducing the time delay. Wireless sensor network data fusion, is the source of data or information access, said and inner link of integrated processing and optimization technology. Sensors can only obtain the environment or the part of the object information, and se
9、nsing network information after fusion can perfectly and accurately reflects the characteristics of the environment. Sensing of mesh mark about target fusion recognition is trying to each sensor imprecise, incomplete data fusion, produces more accurate than the single sensor, more complete property
10、estimation and decision. Data information fusion technology has been widely used in electronics, computer science, automation, etc.Keywords: Sensor Networks Sensor applications Wireless sensor classification sens Sensor networks, Internet of things目 录目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论11.1传感器的研究背景11.2传感器网络的研究现状
11、11.3无线传感器发展趋势3第二章 无线传感器的概述及结构52.1无线传感器的概述52.2无线传感器的特点52.2.1振动传感器52.2.2应变传感器52.2.3扭矩传感器62.3传感器的分类62.3.1声音传感器62.3.2加速度传感器6第三章 无线传感器的应用及分类73.1无线传感器技术融合73.2无线传感器网络结构73.3无线传感器的应用83.3.1医疗护理83.3.2军事领域83.3.3目标跟踪93.3.4其他用途93.4无线传感器的网络结构10第四章 无线传感器数据融合的系统设计114.1数据融合技术的概述114.2数据融合技术的用途114.3数据融合技术的重要作用124.3.1节省
12、能量124.3.2获取更准确的信息124.3.3提高数据收集效率124.4数据融合的基本原理124.5数据融合的几种方法134.5.1基于卡尔曼滤波(KF)的数据融合134.5.2基于预测的时域数据融合13第五章 无线传感器网络安全性分析155.1攻击种类155.2无线传感器网络安全防范对策、安全协议概述165.2.1路由安全协议165.2.2密钥管理协议195.2.3安全定位协议205.2.4传感器网络节点定位系统安全措施的分析与比较22第六章 总结与展望236.1总结236.2无线传感网数据融合技术的展望23致 谢25参考文献2625第一章 绪论第一章 绪论1.1传感器的研究背景随着无线技
13、术的快速发展和日趋成熟，无线通信也发展到一定的阶段，其发展的技术越来越成熟，方向也越来越多，越来越重要，大量的应用方案开始采用无线技术进行数据采集和通信。 微机电系统和低功耗高集成数字设备的发展，使得低成本、低功耗、小体积的传感器节点得以实现。这样的节点配合各类型的传感器，可组成无线传感器网络（WSN）。无线传感网络是一种开创了新的应用领域的新兴概念和技术。广泛应用于战场监视、大规模环境监测和大区域内的目标追踪等领域。传感技术、传感网络已经被认定为最重要的研究之一。因为无线传感器网络节点一般采用电池供电，工作环境通常比较恶劣，而且数量大、更换非常困难，所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则
14、之一，因此，它迫切需要对传统的嵌入式应用开发进行更新和改进，需要精心设计的软硬件系统，以使其可靠而耐用。2003年,美国技术评论杂志论述未来新兴十大技术时,WSN被列为第一；美国今日防务杂志更认为WSN的应用和发展将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争的变革。可以预测,WSN是信息感知和采集的一场革命，是21世纪最重要的技术之一。低功耗无线传感模块，便是组成无线传感网络的节点。此方面的研究由来已久，是计算机应用的扩展，采用了大规模集成电路和嵌入式技术，使用智能微处理器对采集到的信息进行处理和加工。现已广泛应用于社会建设的各个层面和人们的日常生活当中。但过去的研究有的只考虑低功耗而性能不高，
15、有的性能高但是功耗太大。因此，在无线传感技术应用如此广泛的今天，在保证无线传感模块性能的同时又能实现其低功耗具有一定的理论和现实意义。1.2传感器网络的研究现状无线传感器网络的最初研究来源于美国军方，美国国防先进研究计划局（DARPA）于2001年资助加州伯克力大学开发无线传感器系统。美国自然科学基金委员会2003年制定了传感器网络研究计划，投资3400万美元用于支持该方面的基础研究。英国、日本、意大利等国家的一些大学和研究机构也纷纷开展了该领域的研究工作。研究取得了一些初步的研究成果。目前国内无线传感器网络尚处于研究阶段，清华大学、中科院沈阳自动化研究所、中科院合肥智能所等单位已开始进行这方面的研究。无线传感器网络应用领域非常广泛。比如当需要对诸如温度、光通量、位移以及噪声等环境参数进行不间断地传感、测试和无线信号传输时，可以考虑在相关领域中配置智能化的无线传感器网络，通过对环境待测参数的传感数据分析来达到检测目的，这一技术已经应用到国防军事、动物的习性观测、材料结构健康监测、交通管理、医疗卫生、灾害监
