無線傳感器網絡發展現狀研究
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每年很多嬰兒死于嬰兒猝死癥(SIDS)，睡眠安全原型則是設計用于監測監視嬰兒睡覺狀態。用傳感器監測嬰兒的睡姿，一旦嬰兒俯臥就及時提醒家長。SHIMMER節點中有一個重力三軸加速度計，用于監測嬰兒相對位置。T—Mote節點則將該數據發送到基站，根據檢測值和設定值的比較判斷嬰兒的睡姿。Baby Glove原型設計用于監測嬰兒的生命體征如溫度、水合程度以及脈搏。Fireline是一種無線心率監測系統，用于消防員火災救援過程中實時心率和壓力異常監測。Heart@Home是一種無線血壓監測和跟蹤系統。除此之外，Listen采集環境中的音頻信息，從而提醒聽力受損的人。
1．2 工業應用
石油冶煉工廠中安裝的WSN由4個監測節點和一個執行節點組成，可以降低成本，提高效率。監測節點將數據包通過以太網發送給計算單元，再由計算單元將結果發送到分布式控制系統中。控制系統向執行節點發送指令，完成整個控制過程。該試驗測試了網絡噪聲對RSSI和LQI的影響，結果表明工業環境中的噪聲對WSN的性能有很大的影響。
WSN也用于半導體制造工廠和油輪的設備維護和監測。傳感器節點通過采集振動信號來預測設備的故障，這有利于設備的維護和保養。
1．3 環境應用
傳感器網絡的應用包括跟蹤生物，如鳥類、小動物和昆蟲的遷移，監測影響農作物和莊稼的環境，以及大海、土壤及森林火災等的監測。美國加利福尼亞州索諾馬縣應用WSN研究紅木樹林的現狀。每個傳感器節點用于測量空氣溫度、相對濕度以及光合有效輻射作用。在樹的不同高度放置節點，生物學家可以追蹤紅木樹林小氣候的空間漸變情況，從而驗證其生物學理論。
哈佛大學Matt welsh等人將傳感器網絡應用于火山的監測。他們分別于2004年和2005年對厄瓜多爾的Tungurahua和Reventodaor兩座火山進行監測。該網絡由16個傳感器節點組成，每個傳感器間隔200～400 m不等。在19天的觀測中，網絡觀測到230次噴發和其他事件。在肯尼亞構建的ZebraNet系統是一個移動傳感網絡，用于追蹤動物的遷移。該系統將跟蹤節點安裝在斑馬的項圈上，目標在于準確記錄斑馬的位置，用于生物行為分析。
2 無線傳感器網絡的關鍵技術
2．1 定位
定位方法可以分為距離相關(range-based)定位算法和距離無關(range-free)定位算法兩大類。距離相關定位算法通常利用測距技術得到節點間距離，再利用三邊測量法、三角測量法或極大似然估計法計算出未知節點的位置。常用的測距技術包括接收信號強度(RSSI)技術、信號傳輸時間(TOA)技術、信號到達時間差(TDOA)技術和信號到達角度(AOA)技術。
距離無關定位算法利用節點間的連通情況來估測自己的位置。其中一部分距離無關算法采用集中式計算模式，再用優化方法來提高定位精度，如凸規劃算法和MDS—MAP算法，但是集中計算方式需要網絡中有中心節點支持，會導致中心節點通信量大，能量耗盡快，網絡癱瘓。
絕大多數距離無關定位算法采取分布式計算模式，擴展性好，通信量小。
Blumenthal等人提出了質心定位算法和加權質心定位算法，根據ZigBee／IEEE802．15．4傳感器網絡發射接收距離或連接質量為每一個接收坐標分配不同的權重。Behnke和Timmermann通過使用連接質量的歸一化值推廣了WCL機制。Schuhmann推導了室內發射接收距離的指數逆相關的固定參數集和對應于與WCL，的權重。這些方法假設接收機與發射機的距離不是很遠，發射接收距離至少有一個接收器是提前預知的。
2．2 同步
時間同步是WSN應用的重要組成部分，傳感器數據融合、傳感器節點自身定位等都要求節點間的時鐘保持同步。時間的不準確會嚴重影響網絡的生命周期。全局時間同步允許節點按照指定的方式發送數據，配合同步工作。現有的時間同步協議更多關注的是準確地估計時間不確定性和網絡中局部節點間的時間同步。
TPSN算法是S．Ganeriwal等人提出的成對同步協議，分為發現階段和同步階段。發現階段建立網絡分層的拓撲結構，確定每個節點的層號；同步階段由根節點負責同步階段的初始化。每個節點僅與其上層中一個節點同步，最終與根節點同步從而實現整個網絡的同步。FTSP算法是由Branislav Kusy等人提出的基于sender—receiver的單向同步算法。該算法使用單向廣播消息實現發送節點與接收節點之間的時間同步。
RATSS協議是一種自適應同步協議。首先建立兩個節點間長期時鐘漂移，從而最小化占空比負擔。該方法使用長期的時間測量評估和分析3種影響時間同步的主要因素。測量這些參數用于設計速率自適應能效同步算法。RATS的目標是最大化同步采樣周期，同時在用戶定誤差范圍內設定預測誤差。
RFA算法是一種分散式時間同步。該算法按照螢火蟲同步的方法，內部設置一個振蕩器周期為T，在時刻T節點發送一個類似螢火蟲的信號，能觀測到該信號的鄰居節點則縮短其自身的發送螢火蟲信號的時間，縮短的時間由firing函數和常數ε決定。經過一定時間，網絡的節點將會達到同步。RFA是一種具有魯棒性的算法，能夠適應數據丟失、節點增加、鏈接改變等網絡的變化。
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