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无线感知技术的应用
:网络 时间: 2010-11-09 评论 0 条
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微机电系统( micro electro mechanical systems, MEMS )是一项跨领域,
整合半导体制程、 电子、信息、自动控制和通讯的技术, 它开启了无线感知技术
应用无限的可能性。
无线感知技术主要包括「环境感知技术」和「位置感知技术」。环境感知技
)
术利用微型传感器形成的无线感测网络( wireless work, WSN ,监
测环境中的温度、 湿度、亮度、空气质量等, 并经由无线传输的方式把监测数据
送到后端的数据收集中心或基地台。 然后, 根据数据收集中心所收集的资料, 了
解环境的状态, 并开发多元的应用, 带来更方便的生活。 位置感知技术则利用使
用者所携带配有 GPS 的手持装置,例如手机、 PDA 等,感知用户所在的地理位
置,提供所需服务。
环境感知的应用服务
根据 IC Insight 预测,到 2011 年,全球微机电传感器会有 112 亿美元
的市场,年复合成长率高达 30%。其中主要的应用是一般消费性电子产品、通
讯、工业自动化等, 而成长最快的传感器, 则是应用于 Wii 中的加速度传感器。
Wii 已成功地走入生活中,也把无线感测网络带入生活,提供更方便的生活。
近年来,国内外研究单位投注许多资源,开发无线感测网络的应用服务,涵
盖了商业、娱乐、军事、医疗、教育等方面。本文将介绍如何透过无线感测网络
的软硬件设计,来实现智能型家电系统和灾难救助与室内导航系统。
无线感测网络的软硬件设计
无线感测网络主要由大量微型无线传感器所组成, 而设计一套无线感测网络
的应用服务,必须处理硬件设计和软件设计两方面的问题。
在传感器的硬件设计方面,每一个微型无线传感器必须包含:
感测单元 负责监测环境的数据, 并把收集的数据转换为数字讯号送给处
理单元。
处理单元 功能类似一个简单的个人计算机,具有储存数据、执行运算、
协调控制无线传感器内各个单元的能力, 负责执行事先加载的程序, 启动感
测单元收集环境的数据,并把数据汇整后透过传输单元传送回后端。
无线传输单元 透过无线电波负责连接传感器与其他传感器之间的通讯,
执行通讯协议,并把传感器的数据传送给数据收集中心。
电力供应单元 负责提供无线传感器中所有单元的电力, 任何一种功能运
作都必须使用电源,因此这是传感器中十分重要的单元。
在软件设计方面的问题包括:
开发组件整合韧体 组件整合韧体扮演着软硬件协调控制的角色, 由于传感
器硬件是由不同硬件单元组成, 因此需要预先加载组件整合韧体程序, 负责协调
控制各硬件单元间的互动。 此外, 根据应用系统的特性, 组件整合韧体必须负责
把上层应用系统决策转换为硬件控制指令, 控制下层硬件执行感测、 运算、 通讯
等工作。
开发通讯软件 无线感测网络的应用, 通常需要在大区域及大规模的环境下
布建大量传感器。 在这个庞大的网络下, 设计一套有效率的传输协议及分布式的
运算,让传感器所收集的资料能够顺利传回后端资料收集中心, 是决定这个无线
感测网络是否能够成功运作的关键。
此外,由于传感器本身构造简单且