「论文优选」感知世界的无线传感器网络（WSN）——《电子技术应用》优秀论文集锦

人类如今处于信息时代，作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。

传感器网络的发展历程分为以下三个阶段：传感器→无线传感器→无线传感器网络。

第一阶段可以追溯至越战时期使用的传统的传感器系统，实际上是由震动和声响传感器组成的系统。

第二阶段从二十世纪80年代至90年代，主要是美军研制的分布式传感器网络系统、海军协同交战能力系统、远程战场传感器系统等。这种现代微型化的传感器具备感知能力、计算能力和通信能力。

第三阶段从21世纪开始至今，特点是网络传输自组织、节点设计低功耗，用于军事领域外的更多场景。

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是由部署在监测区域内大量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系统， 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。

WSN是一种分布式传感网络 ，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。

如今物联网发展快速，无线传感器网络技术是实现物联网广泛应用的重要底层网络技术，可以作为移动通信网络、有线接入网络的神经末梢网络，进一步延伸网络的覆盖。

《电子技术应用》近年来刊登了一系列与无线传感器网络（WSN）相关的文章，包括一些出色的网络设计应用和定位算法，小编整理于此。欢迎大家推广引用！

1.WSN中一种基于RSSI的移动节点改进定位算法

摘要： 移动无线传感器网络的节点定位算法中，基于RSSI的MCL定位算法利用接收信号强度的对数正态模型对定位的预测和滤波过程进行了改进，改善了定位性能，但是仍存在计算量较大、功耗较大等不足。因为物体的运动状态不会发生突变，因而可以利用前几个时刻的轨迹，预测当前时刻的运动参数。采用Hermite插值法，对当前时刻的运动轨迹作了很好的预测。仿真结果表明，该算法与传统的算法相比，减小了采样范围，提高了采样准确率，从而提高定位精度，降低功耗。

中文引用格式： 黄海辉，李龙连.WSN中一种基于RSSI的移动节点改进定位算法[J].电子技术应用，2015，41(1)：86-89.

英文引用格式： Huang Haihui，Li Longlian.An improved localization algorithm based on RSSI in WSN[J].Application of Electronic Technique，2015，41(1)：86-89.

2.基于多功率移动锚节点WSN智能定位算法

摘要： 为了降低定位成本及提高定位精度，提出了一种使用单个锚节点移动进行未知节点坐标计算的SAPSO-SMPMA算法。该算法采用单个移动锚节点游历定位区域，并通过功率控制发射不同功率的信标信号，未知节点利用收到的不同位置锚节点信息结合自适应权重粒子群算法计算节点坐标。考虑到实际应用时锚节点可能带有误差，故加入了锚节点矢量误差分析。仿真表明，本算法在充分考虑锚节点自身误差及大幅降低定位成本的情况下，定位精度仍然较高，是一种实用的定位算法。

中文引用格式： 杜杨洋，毛永毅.基于多功率移动锚节点WSN智能定位算法[J].电子技术应用，2015，41(6)：88-90.

英文引用格式： Du Yangyang，Mao Yongyi.Intelligent algorithm for locating nodes in wireless sensor network based on the multi-power level mobile anchor node[J].Application of Electronic Technique，2015，41(6)：88-90.

3.基于最大似然估计与朴素贝叶斯的WSN故障检测

摘要： WSN中的故障节点导致网络的数据传递延迟与能耗增加，同时可引起网络拥塞等问题，对此提出一种基于最大似然估计与朴素贝叶斯分析器的WSN故障节点诊断与定位算法。首先，从数据包的协议部分提取大量特征作为训练数据集，从中估算边际概率并建立朴素贝叶斯分类器，使用最大似然估计估算条件概率。检测阶段则通过判断传输延迟是否满足阈值条件来决定可疑节点，然后使用朴素贝叶斯分类器检测故障节点，最终将节点成功进行分类。

中文引用格式： 敬明旻，肖莉，杨传书. 基于最大似然估计与朴素贝叶斯的WSN故障检测[J].电子技术应用，2015，41(7)：114-117.

英文引用格式： Jing Mingmin，Xiao Li，Yang Chuanshu. Maximum likelihood estimation and Naive Bayes classifier based fault detection in WSN[J].Application of Electronic Technique，2015，41(7)：114-117.

4.基于Contiki和有源RFID的设备管理系统的实现

摘要： 系统基于Contiki实现了一种有源RFID阅读器节点，同时实现了一种边缘路由器，通过边缘路由器与阅读器节点可以组成无线传感器网络。用户通过网络控制阅读器节点收集和管理RFID标签，实现对设备的管理。本系统保持了无线传感器网络部署范围广的优点，通过融合有源RFID技术减小了网络的复杂性并降低了系统功耗。该系统工作稳定，适用于在较大范围内对设备进行管理。

中文引用格式： 董坤，陈波，赵中全. 基于Contiki和有源RFID的设备管理系统的实现[J].电子技术应用，2016，42(3)：57-60.

英文引用格式： Dong Kun，Chen Bo，Zhao Zhongquan. Implementation of equipment management system based on Contiki OS and active RFID[J].Application of Electronic Technique，2016，42(3)：57-60.

5.KW01-ZigBee无线传感网应用开发平台的研制

摘要： 为解决无线传感网应用开发难度大、周期长等问题，通过深入分析其产生原因和无线传感网应用开发技术的现状，按照软件工程思想和构件设计的基本理论，提出了四层架构的开发平台模型。据此研制了一种架构清晰、对外接口丰富、硬软件构件完备的基于KW01-ZigBee的无线传感网应用开发平台，从开发板及硬软件构件设计、工程框架设计等方面详细论述了整个研制工程。利用开发平台开发的实例工程及运行测试证明了研制的平台正确实用且易于使用，可以降低开发技术难度，提高开发效率。

中文引用格式： 蔡伯峰，蔡伟达，王宜怀. KW01-ZigBee无线传感网应用开发平台的研制[J].电子技术应用，2017，43(3)：55-58.

英文引用格式： Cai Bofeng，Cai Weida，Wang Yihuai. Design of KW01-ZigBee wireless sensor network application development platform[J].Application of Electronic Technique，2017，43(3)：55-58.

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无线传感器的综述及物联网领域的典型应用实例

近年来，随着物联网时代的兴起及通信技术的发展，给无线传感器的发展带来一个十分重要的契机。无线传感器的应用愈加广泛，越来越多的无线传感器网络产品开始投入使用，可以说，生活中随处一件电子器件均包含无线传感器。为进一步增进大家对无线传感器的认识，本文将对无线传感器、无线传感器的应用予以介绍。

首先，无线传感器分为近距离无线传输和远距离无线传输。

远距离无线传输技术包括2G、3G、4G、NB-IoT、Sigfox、LoRa；近距离无线传输技术包括WIFI、蓝牙、UWB、MTC、ZigBee、NFC。远距离无线传输技术的信号覆盖范围一般在几公里到几十公里；近距离无线传输技术的信号覆盖范围则一般在几十厘米到几百米之间。

近距离无线传输技术主要应用在局域网，比如家庭网络、工厂车间联网、企业办公联网；远距离无线传输技术主要应用在远程数据的传输，如智能电表、智能物流、智慧农业远程设备数据采集等。

在物联网领域，大多数传感器都是嵌入在芯片中，网络传输模块的能耗低，且功率小，主要以近距离无线连接为主。特别在工厂内部，无数的生产设备、物料和智能终端都需要利用Wifi、蓝牙、Zigbee这些近距离无线技术实现互联。但在有些业务中，近距离无线传输无法满足需求。比如，企业需要对客户产品的使用状态进行监控并实时的传回数据。在重工企业，对远程设备使用状态的监控十分重要。因此，需要利用远距离无线传输技术实现数据的回传。这个时候企业可以选择3G、4G这样的蜂窝通信技术，也可以选择LoRa、Sigfox、NB-IoT这样的低功耗广域网传输技术。

普及完无线传感器的应用分类，接下来我们再来说一说无线传感器的典型应用。

无线传感器网络产品相对于有线产品具有成本低，灵活性高和应用情景广等显着特点，许多无线网络包含数百个无线传感器。这些设备已经广泛用于零售，农业，城市规划，安全和物流供应链管理等行业。如：

01 畜牧家禽养殖环境监测

无线传感器可以对养殖基地环境进行无线实时监控，根据养殖基地养殖品种以及不同生长阶段，监测养殖基地的温湿度，氧气、氨气、硫化氢、二氧化碳浓度，光照度，用水量，用电量等数据。

实时采集现场传感信号，远程监测畜牧家禽养殖基地运行情况，监控后台进行数据采集、分析、预警报警，数据形成历史数据库，生成历史曲线及数据报表。

02 混凝土浇灌温度监测

在混凝土施工过程中，将数字温度传感器装入导热良好的金属套管内，可保证传感器对混凝土温度变化作出迅速的反应。每个温度监测金属管接入一个无线温度节点，整个现场的无线温度节点通过无线网络传输到施工监控中心，不需要在施工现场布放长电缆，安装布放方便，能够有效解决温度测量点因为施工人员损坏电缆造成的成活率较低的问题。

03 农业粮仓温湿度监测

无线传感器网络技术在粮库粮仓温度湿度监测领域应用最为普遍，这是由于粮库粮仓温度湿度的测点多，分布广，使用纵横交错的信号线会降低防火安全系数，应用无线传感器网络技术具有低功耗，低成本，布线简单，安装方便，易于组网，便于管理维护等特点。

04 工业环境监测

工业环境的监测范围已经涉及到整个生态环境的各个方面，包括日常环境监测，如大气，水，电磁辐射和放射性监测等；同时还存在一些特殊的区域环境监测，如沙漠、高山和存在放射源等区域的监测。这些环境对传感器产品的灵活性、可靠性和安全性提出了高要求。

无线传感器网络产品可以突破传统的监测方法，在满足了灵活性、可靠性和安全性的同时，为工业环境的监测降低了成本，同时也大幅度缩减了传统监测的繁琐流程，为随机性的研究数据获取提供了便利。随着人们对于工业环境的关注程度越来越高，需要采集的环境数据也越来越多，对无线传感器网络产品的需求将逐步扩大。

05 物流供应链监测

在物流运输过程中，特殊品类贵重货物可能会因为装卸过程的倾倒、碰撞，运输过程中的颠簸震动、温湿度等因素产生损坏。目前大部分已有的防撞防震标签产品都是基于物理检测的非智能方式实现，运输人员无法实时获取货物的异常运输状态，当货物受损时也不能及时确定责任人。

针对现有技术的不足，国内可视化物流供应链管理方案提供商云尚通信 提供了一种基于多种传感器融合的供应链管理监控系统。通过加速度传感器、运动传感器、温湿度传感器和光敏传感器实现异常运输状态的检测，并通过无线通信模块传输监控信息，以达到对运输过程中的货物进行有效监控的目的，实现货物运输进程的自动化运作和高效率优化管理，特别是针对提升工厂内物料转运、搬运有较高的导入价值。同时，半导体技术的成熟和发展也降低了电子传感器的成本，使得传感器得到越来越广泛的运用。

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