無綫網絡傳感器是一種集傳感器、控製器、計算能力、通信能力於一身的嵌入式設備。它們跟外界物理環境交互,將收集到的信息通過傳感器網絡傳送給其它的計算設備,如傳統的計算機等。隨着傳感器技術、嵌入式計算技術、通信技術和半導體與微機電係統製造技術的飛速發展,製造微型、彈性、低功耗的無綫網絡傳感器己逐漸成為現實。
無綫網絡傳感器一般集成一個低功耗的微控製器(MCU)以及若千存儲器、無綫電/光通信裝置、傳感器等組件,通過傳感器、動臂機構、以及通信裝置和它們所處的外界物理環境交互。一般說來,單個傳感器的功能是非常有限的,但是當它們被大量地分佈到物理環境中,並組織成一個傳感器網絡,再配置以性能良好的係統軟件平臺,就可以完成強大的實時跟蹤、環境監測、狀態監測等功能。
無綫網絡傳感器的研究起始於20世紀90年代末期。其巨大的商業軍事應用價值,吸引了世界上許多國傢的關註。Intel、微軟等IT業巨頭開始了無綫網絡傳感器方面的研究工作。日本、德國、英國、意大利等科技發達國傢也對無綫網絡傳感器表現出了極大的興趣,紛紛展開了該領域的研究工作。我國在傳感器網絡方面的研究工作還很少,目前,國內一些高等院校與研究機構已積極開展無綫傳感器網絡的相關研究工作,主要有清華大學、中科院軟件所、浙江大學、哈爾濱工業大學、中科院自動化所、中國人民大學等。目前國內研究熱點主要集中在穿戴式計算、上下文感知環境、智能教室等領域,在支持普適計算的操作係統或軟件架構係統的研究尚不多見。
雖然無綫網絡傳感器的研究工作最初是出於軍事目的,但隨着研究工作的不斷廣泛和深入,目前民用係統占據了絶大部分,並已經在包括動植物監測,自然環境觀測和預報,保健醫療等方面進行了試探性的應用研究。無綫網絡傳感器面臨的主要技術挑戰是在資源受限的條件下完成感知、通信和控製功能。這些限製主要包括:有限的能量供應、有限的計算能力、有限的存儲空間和有限的通信能力。目前最缺少的關鍵技術是係統軟件對管理和操作這類設備的支持,支持網絡傳感器係統的操作係統是無綫網絡傳感器的核心。因此,支持網絡傳感器係統的操作係統有如下發展趨勢:(1)低能耗,超微小內核; (2)實時並發;(3)專用特製;(4)對多種無綫網絡互聯方式的支持。隨着 無 綫 網絡傳感器應用的日益發展與不斷深入,支持無綫網絡傳感器的超微型嵌入式操作係統的研究將成為未來無綫網絡傳感器發展趨勢和熱點。 |