红外传感器网络文献翻译

红外传感器

单位代码 01

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密 级

文献翻译

红外传感器网络

院（系）名称

专业名称

学生姓名 指导教师

信息工程学院 电子信息工程

2013年3月28日

红外传感器

黄河科技学院毕业设计（文献翻译） 第1页

红外传感器网络

摘要：无线传感器网络(WSN)已成为最近的一个研究热点。无线传感器网络在大范围的领域得到应用，主要应用于商业、军事以及住宅，创造了巨大的效益。在这个项目中，我们设计了一个计数系统，这个系统部署在交通控制、资源管理和人力的流量控制之中，用于追踪检测区以及相应的移动方向。我们的设计是基于自制的红外传感模块板，用于无线传感器网络之间的联系。我们的系统设计包括红外传感模块设计、传感器节点通讯、系统聚类、建筑和部署。我们进行了一系列的计数实验来评估系统的性能，论证了高效率的移动对象的有效性。

关键词：红外辐射，无线传感器节点

1 介绍红外

红外辐射是指波长在可见光与无线电波之间的部分电磁辐射。现在红外线已经被广泛应用，包括数据通讯、夜视装置,物件追踪等等。由于它容易产生并且受到电磁波的干扰很少，在红外数据通信中，人们通常使用红外线。把电视遥控器作为一个例子, 在每个人的家里可以被发现。当按钮被推后，红外遥控系统利用红外发光二极管(led)散发出红外(红外线)信号。按钮被推后，不同模式显示相应的按钮脉冲。在不受干扰的情况下，允许控制多种电器比如电视机、录像机、有线电视盒 ,系统通常有序言和一个地址进行同步识别来源的接收机的位置和红外信号。为了编码数据,系统通常用不同脉冲的宽度(脉宽调制)或宽度之间的间隔空间调制脉冲(脉冲)。另一种受欢迎的系统：双相编码,利用信号转换来传递信息。在载波频率中，实际上每个脉冲都是一阵红外。“高”的含义是一阵红外能量载波频率和 “低”体现了一种不在红外能量。这没有编码标准。然而,许多家庭使用他们自己的一些quasi-standards专有的编码系统的娱乐设备，确实存在。这些包括RC-5、RC -(六)、REC-80。此外,许多汽车制造商,如NEC、也成立他们自己的标准。 2 无线传感器网络

无线传感器网络(WSN)是一种无线网络，这种无线网络是由大量不同传感器节点自主使用传感器监测不同地点的物理或环境条件,如温度、音响、振动、压力、运动或污染

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物。在传感器网络中每个节点通常配备了无线通信设备,一个小的单片机,一个或多个传感器,和一种能源,通常是一个电池。大小的单一传感器节点可以一样大,可作为鞋盒小面积的一粒尘埃,这取决于不同的应用程序。相同的传感器节点是同样的变量,从几美元到几百美分,根据无线传感器网络的大小和复杂性的要求确定单一传感器节点。在大小和成本约束条件下,传感器节点对相应的限制有可用的输入,例如精力,记忆,算法的计算速度和带宽。无线传感器网络的发展(WSN)起初的目的是用在军事方面,如战场上的监视。由于微-电子机械系统(MEMS)技术和无线网络技术的进步,嵌入式处理器、无线传感器网络的受益在许多平民的日常生活中得到广泛应用,包括生境监测、医疗应用,以及家庭自动化。

3无线传感器网络的类型

由于操作系统在传感器网络应用及在传感器网络资源约束条件下的硬件平台的特殊要求，相比通用传感器网络节点，无线传感器网络节点通常不那么复杂。这种操作系统不需要包括支持用户界面。此外,在资源约束下，内存方面和内存映射的硬件支持机制如虚拟内存或者不必要或无法实现。TinyOS[TinyOS]可能是第一个专门设计无线传感器网络的操作系统。在大多数其它操作系统基础上,TinyOS事件驱动编程模型代替多线编程模式。TinyOS节目都是合成事件处理器和任务以得到completion-semantics。当一个外部事件发生时,例如一个到来的数据分组或阅读,TinyOS传感器调用合适的事件处理程序来处理这个事件。这种TinyOS系统和节目都是写在一种特殊的编程语言上。nesC是一种延伸到C程序设计的语言。NesC是用来侦测的种族条件和处理任务间事件。也有操作系统允许这样的例子程序,使用c操作系统包括Contiki]。在网络上支持加载模块和支持运行时，Contiki是用来设计标准精灵的文件。Contiki事件驱动,就像TinyOS内核,但制度的支持每个基础操作的多线程。不像其他无线传感是事件驱动的Contiki内核,其核心是基于先发制人的多线程。先发制人的多线程、应用程序不需要明确的微处理器就能有其他产量过程。

4 介绍无线传感器节点

感器节点，是能够进行处理，收集感觉信息，并与其他连接的网络中的节点进行通信的无线传感器网络中的一个节点。由于无线传感器节点的微型电子传感器设备，他们

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只能配备有限的电源传感器节点体积小，故传感器节点消耗能量极低，适用于无人操作，并能很好的适应环境。传感器节点的主要组成部分包括传感器，微控制器，收发器，和电源。传感器是硬件设备，通过物理条件的变化，能够产生可测量的电信号，如光密度和声音密度。由传感器收集的连续的模拟信号由模拟 - 数字转换器数字化。然后，数字化的信号被传递到控制器，用于进一步处理。无线传感器网络大多数是被动和全向传感器。它没有实际操作环境，并能主动探测，基于被动和全向传感器来感知数据，而在这些测量中没有涉及 “方向”的概念。人们通常部署用于检测热（如热传感器），光传感器（如红外传感器），超音（如超声波传感器），或电磁（如磁传感器）。在微控制器执行的任务中，可以配备一个以上的传感器的传感器节点，用于处理数据和控制传感器节点中的其他组件的操作。传感器节点可用于信号处理，根据需要或要求的物理量来检测传感器节点。它可以执行并处理中断，此外，它可用用于应用程序特定的计算。

发射器和接收器被合并成一个单一的设备并作为收发器中所使用的传感器节点。收发器，可用于一个传感器节点的的相邻传感器和汇聚节点（一个中央接收器）之间的信息交换。收发器的运行状态有，发送、接收、空闲、睡眠。其电力被储存在电池或电容器内。电池的主要来源为传感器节点的电源。使用两种类型的电池，这两种电池分为充电和非充电。他们根据电化学材料，如镍镉电池（镍镉），镍锌（镍锌），镍金属氢化物（镍氢）和锂离子电池的电极分为不同的电池。电流传感器的开发能够更换他们的能源来源方式，这些能源主要来源于太阳能。两个主要的节能政策分为动态电源管理（DPM）和动态电压调节（DVS）。 DPM可根据不同的传感器节点分为不使用或主动关闭部分。 DVS方案的电压随着频率的不同而消耗不同的电压，能够降低电力的二次消耗，减小能量的消耗。

5 挑战

无线传感器网络的设计和实施的主要挑战是能量的限制，硬件的限制，以及覆盖的面积。无线传感器网络节点的能量是最稀缺的资源，它决定了无线传感器网络的生命周期。无线传感器网络被大量部署在各种环境下，包括远程和敌对地区，它是特设通信的关键。由于这个原因，算法和协议需要最大的寿命，其容错性需自己根据需要自行配置。在硬件上所面临的挑战是微型传感器节点的生产成本低。为了实现这些目标，电流传感器节点通常具有有限的计算能力和内存空间。因此，WSN的应用软件和算法，应具有最

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