自动检测的共性技术及新发展

自动检测的共性技术及新发展第一页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三9.2MEMS技术与微型传感器9.3虚拟仪器9.4无线传感器网络

第二页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三9.2MEMS技术与微型传感器9.2.1MEMS技术9.2.2微型传感器第三页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三MEMS技术是多学科交叉的新兴领域，涉及精密机械、微电子材料科学、微细加工、系统与控制等技术学科和物理、化学、力学、生物学等基础学科。包含微传感器、微执行器及信号处理、控制电路等，利用三维加工技术制造微米或纳米尺度的零件、部件或集光机于一体，完成一定功能的复杂微细系统，是实现“片上系统”的发展方向。9.2.1MEMS技术第四页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三MEMS（MicroElectro-MechanicalSystem）通常称微机电系统。MEMS系统主要包括微型传感器、微执行器和相应的处理电路三部分。1.微电子机械系统MEMS系统与外界相互作用示意图

第五页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三微型化。传统的机械加工技术是在厘米量级，但是MEMS技术主要为微米量级加工，这就使得利用MEMS技术制作的器件在体积、重量、功耗方面大大减小，可携带性大大提高。集成化。微型化的器件更加利于集成，从而组成各种功能阵列，甚至可以形成更加复杂的微系统。2.MEMS技术的特点第六页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三硅基材料。MEMS的器件主要是以硅作为加工材料，这就使制作器件的成本大幅度下降，大批量低成本的生产成为可能，而且硅的强度、硬度与铁相当，密度近似铝，热传导率接近钼和钨。制作工艺与IC产品的主流工艺相似。2.MEMS技术的特点第七页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三MEMS中的机械不限于力学中的机械，它代表一切具有能量转化、传输等功能的效应，包括力、热、光、磁、化学、生物等效应。MEMS的目标是“微机械”与IC结合的微系统，并向智能化方向发展。2.MEMS技术的特点第八页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三尺寸效应是MEMS中许多物理现象不同于宏观现象的一个重要的原因，其主要特征表现在：微构件材料的物理特性的变化。力的尺寸效应和微结构的表面效应。在微小尺寸领域，与特征尺寸的高次方成比例的惯性力、电磁力等的作用相对减弱，而在传统理论中常常被忽略了的、与尺寸的低次方成比例的粘性力、弹性力、表面张力、静电力等的作用相对增强。3.MEMS的理论基础第九页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三尺寸效应是MEMS中许多物理现象不同于宏观现象的一个重要的原因，其主要特征表现在：微摩擦与微润滑机制对微机械尺度的依赖性以及传热与燃烧对微机械尺度的制约。此外，随着尺寸的减小，表面积()与体积()之比相对增大，因而热传导、化学反应等的速度将加快。3.MEMS的理论基础第十页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三9.2MEMS技术与微型传感器9.2.1MEMS技术9.2.2微型传感器第十一页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三硅压力传感器硅微加速度传感器微型流量传感器微型氧传感器气相色谱仪9.2.2微型传感器几种常见的微型传感器第十二页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三硅压力传感器硅压力传感器是最早用微机械加工工艺制造的传感器，主要有硅压阻式和电容式两种，其中应用最广的是硅压阻式。硅电容式压力传感器结构

第十三页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三硅压力传感器电容式微硅压力传感器实例第十四页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三硅微加速度传感器硅微压阻式加速度传感器硅微压阻式加速度传感器的另一个典型应用是用作汽车的气囊和安全带装置中的加速度敏感元件。为测量心脏壁的运动研制的第十五页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三硅微加速度传感器硅微电容式加速度传感器常用于微应力研究和汽车等领域硅微电容式加速度传感器的缺点是频率响应范围窄和需要复杂的信号处理电路。第十六页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三微型流量传感器压阻式微型流量传感器基于粘滞力的微型流量计结构利用半导体材料的压阻效应还可测量流量。所依据的测量原理是：利用流体在流动过程中产生的粘滞力或流体通道进出口之间的压力差，带动传感器中敏感元件运动或产生变形，这种运动或变形引起上面的压敏电阻的阻值发生变化，通过检测这种阻值的变化即可测量流体的速度和流量。第十七页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三流体在流动过程中受到障碍物作用时，由于流体的粘滞作用，会在平行于流动方向上产生粘滞力

为障碍物长度

式中，为流速为流体粘滞度为比例系数悬臂梁在粘滞力的作用下发生形变，产生的表面应力为式中，为障碍物长度；为梁的根部宽度；为梁的根部厚度。由此引起梁的压敏电阻阻值的相对变化为式中，为相应的比例系数。由上式可知，电阻变化率与流速成正比。第十八页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三微型流量传感器电容式微型流量传感器利用流体流动过程中形成的压力差促使电容传感器极板间距的改变来达到测量流量的目的。基于压差作用的电容式微型流量计第十九页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三微型流量传感器小型单片硅压力-流量传感器主要由一个带绝热结构的热流量传感器和一个压力传感器组成第二十页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三微型氧传感器薄膜限制电流型的氧传感器结构第二十一页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三气相色谱仪气相色谱仪

Endthe9.2第二十二页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三9.3虚拟仪器9.3.1概述9.3.2系统构成9.3.3软件结构9.3.4软件开发平台第二十三页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三9.3.1概述仪器仪表技术的发展两条主线：模拟仪表、数字化仪表智能仪表 单台仪器、叠架式仪器系统虚拟仪器

第二十四页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三传统仪器一个独立的装置，有一机箱，有操作面板，信号输入输出端，还有开关、旋钮等。检测结果输出的方式有指针式表头、数字式和图形等，可能还有打印输出。一般由以下三大功能块组成：信号的采集和控制、信号的分析与处理结果的表达与输出。

第二十五页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三传统仪器功能块全部都是以硬件(或固化的软件)的形式存在。这种框架式的结构，决定了传统的仪表只能由仪器厂家来定义、制造，用户无法改变的现实。第二十六页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三虚拟仪器的出现

计算机技术和仪器技术结合：

充分利用计算机丰富的软硬件资源，可以较大突破传统仪器在数据处理、表达、传递、存储等方面的限制，达到传统仪器无法比拟的效果。还可以把仪器的三大功能全部放在计算机上实现。 在计算机中插入数据采集卡，然后，用软件在屏幕上生成仪器面板，用软件来进行信号处理分析，实现传统仪器的功能，这就是虚拟仪器。第二十七页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三虚拟仪器“软件就是仪器”具有虚拟仪器面板的个人计算机仪器。组成：计算机、模块化功能硬件和控制软件。操作人员通过友好的图形界面及图形化编程语言控制仪器的运行，完成对被测量的采集、分析、判断、显示、存储及数据生成。在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪表的关键。操作者可以通过修改软件的方法，方便地改变、增减仪器系统的功能与规模。第二十八页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三9.3虚拟仪器9.3.1概述9.3.2系统构成9.3.3软件结构9.3.4软件开发平台第二十九页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三9.3.2系统构成第三十页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三9.3.2系统构成1.数据采集系统的构成方法2.GPIB仪器控制系统构成方法3.VXI仪器控制系统构成方法第三十一页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三1.数据采集系统的构成方法一个典型的数据采集系统由四部分组成。第三十二页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三2.GPIB仪器控制系统构成方法

GPIB技术是虚拟仪器发展的第一阶段。GPIB把可编程仪器与计算机紧密地联系起来，从此电子测量由独立的、手工操作的单台仪器向组成大规模自动测试系统的方向迈进。第三十三页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三2.GPIB仪器控制系统构成方法典型的GPIB测量系统构成：一台PC机、一块GPIB接口板卡和若干台GPIB仪器通过标准的GPIB电缆连接而成。在标准情况下，一块GPIB接口板可带多达14台仪器，电缆长度可达20米。第三十四页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三GPIB技术可以用计算机实现对仪器的操作和控制，替代传统的人工操作方式，排除人为因素造成的测试的误差。可以预先编制好测试程序，实现自动测试，提高了可靠性和效率。第三十五页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三GPIB技术可以方便地将多台仪器组合起来，形成较大的自动测试系统，高效、灵活地完成各种不同规模的测试任务。可以很方便地扩展传统仪器的功能。因为仪器同计算机连在一起，仪器测量的结果送到计算机里，在计算机这边增加不同的分析处理算法，就相当于增加了仪器的功能。第三十六页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三3.VXI仪器控制系统构成方法VXI总线是一种高速计算机总线—VME总线在仪器领域的扩展(VMEExtensionforInstrumentation)。优点：标准开放、结构紧凑、具有数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂家支持，得到广泛的应用。第三十七页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三3.VXI仪器控制系统构成方法应用：在组建大、中规模自动测试系统，以及对速度、精度要求较高的场合，有着其它系统无法比拟的优点。第三十八页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三VXI仪器系统不同的配置方法(1)GPIB控制方案(2)嵌入式计算机控制方案(3)MXI总线控制方案第三十九页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三(1)GPIB控制方案组件：插于通用计算机的GPIB接口板，位于VXI零槽的GPIB—VXI/C模块，连接两者的GPIB电缆，一个VXI机箱以及若干个VXI仪器模块。GPIB控制方案的数据传输速率约为1Mbytes/s。如果使用HS488协议可使GPIB的数据传输速率提高到1.6Mbytes/s。其中，零槽模块起GPIB和VXI总线翻译器的作用。第四十页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三(1)GPIB控制方案优点：可以利用熟悉的GPIB技术如同控制一台GPIB仪器一样来控制VXI仪器系统，且系统造价低。缺点：由于GPIB总线的数据传输速率远远低于VXI总线，形成整个系统的数据交换的瓶颈。第四十一页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三(2)嵌入式计算机控制方案组件：一个VXI机箱，插于VXI零槽的嵌入式计算机模块，若干VXI仪器模块以及VXI软件开发平台。一个嵌入式计算机模块除具有VXI系统控制功能外，还具有一台通用PC机的全部功能。第四十二页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三(2)嵌入式计算机控制方案优点：所有的模块均插在VXI机箱的背板总线上，能实现高速的数据传送(40Mbytes/s左右)，且体积最紧凑，是实现VXI自动测试系统的最佳配置方案。缺点：配置方案的造价及升级费用均较高。第四十三页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三(3)MXI总线控制方案组件：一个VXI机箱，插于通用计算机的VXI接口板，位于VXI零槽的VXI—MXI模块，连接两者的MXI电缆，若干VXI仪器模块以及VXI软件开发平台。MXI是由美国国家仪器公司(NationalInstruments，简称NI)提出的一种多系统扩展接口总线，相当于把VXI机箱的背板总线拉到外部计算机上来，同时可实现多个VXI机箱间的32位数据交换。第四十四页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三(3)MXI总线控制方案它可以直接把VXI内存空间映射到外部计算机上，因此在提高数据传输速率方面有很多的优势。PCI—8000系列，总线传输速率可达23Mbytes/s，峰值传输速率可达33Mbytes/s。性能指标已接近嵌入式计算机。第四十五页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三(3)MXI总线控制方案它可以直接把VXI内存空间映射到外部计算机上，因此在提高数据传输速率方面有很多的优势。PCI—8000系列，总线传输速率可达23Mbytes/s，峰值传输速率可达33Mbytes/s。性能指标已接近嵌入式计算机。第四十六页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三MXI总线控制方案特点：优点： 综合了第一种方案使用外部计算机灵活方便、易于升级以及第二种方案高性能的优点，且造价适中。同时还可以在外部计算机上加插GPIB接口卡、数据采集卡，实现更大规模的系统集成。第四十七页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三MXI总线控制方案特点：缺点： 与内嵌式方案相比，体积偏大，数据传输速率偏低。第四十八页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三三种VXI控制方案比较GPIB控制方案：适用于对总线控制的实时性要求不高，并需在系统中集成较多GPIB仪器的场合；嵌入控制方案：由于在系统的体积、控制速率和电磁兼容方面具有优势，因而在性能要求较高和投资较大的场合，如航天、军用等应用领域倍受青睐；第四十九页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三三种VXI控制方案比较MXI控制方式：具有较高的性能价格比，便于系统扩展和升级，适用于在各种实验室中实现科研系统以及对体积要求不高的场合使用。第五十页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三9.3虚拟仪器9.3.1概述9.3.2系统构成9.3.3软件结构9.3.4软件开发平台第五十一页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三9.3.3软件结构1.与设备无关的软件结构2.测试管理3.测试程序(虚拟仪器功能模块)层4.仪器驱动层5.I/O接口第五十二页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三1.与设备无关的软件结构软件主要分为4层结构：测试管理层、测试程序层、仪器驱动层I/O接口层。过去要自己制作这4个软件层，开发相当艰苦。第五十三页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三1.与设备无关的软件结构虚拟仪器标准的出现:使这些软件层的设计均以“与设备无关”为特征，极大地改善了开发环境。虚拟仪器的本质是面向对象，由不同开发人员采用不同开发工具编写的测试程序可用方便地集成在一个系统中。第五十四页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三与设备无关特征I/O接口软件与仪器驱动程序实现了工业标准化，且由仪器制造厂随仪器配套提供。标准测试开发工具包含了大量不同类型、预先编好的程序库，用于数据分析、显示、报表等。第五十五页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三与设备无关特征测试管理软件具有强大、灵活的性能来满足用户广泛的需求。虚拟仪器软件工具的一个重要特征：用户可以使用单一的、前后一致的开发工具完成测试程序的所有部分，包括用户应用程序、测试程序和仪器驱动程序等。第五十六页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三虚拟仪器软件结构第五十七页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三2.测试管理测试管理层是一个带有易于操作界面、用于管理和执行某一测试任务、与设备无关的测试管理环境。它为测试系统与操作者交互、被测器件分析、顺序测试、分支、循环等提供一个专门的测试运行程序，并以密码保护模式对不同部门的操作者提供多层登录访问。第五十八页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三2.测试管理高层测试管理软件还能为用户提供企业范围内的联系，将用户的测试程序与其余部分集成在一起，包括生成测试记录和测试报告、数据库访问以及对结果实施SPC分析等。第五十九页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三测试管理层

测试管理层是一个与设备无关的软件，因而采用开发式的设计结构就会提供更多的性能和灵活性。

开发式测试管理系统的各项操作与界面以源代码的方式提供给用户，用户可以很方便地制订自己的操作方案。拥有这种灵活性，用户就可以自行设计开发基于标准化内核，而且能够满足不同要求的测试管理软件层，有效地缩短了设计周期和节约了开支、维护费用。第六十页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三3.测试程序(虚拟仪器功能模块)层针对某一产品而开发的功能测试模块是一个有其特殊性的独特的软件组件，但其大多数的基本元素，如数据采集与仪器控制、数据分析、结果表达等功能对所有的测试系统来说又都是通用的。正因为如此，目前国外出现了带有大量通用、与设备无关的功能模块库的集成化编程环境。虚拟仪器软件开发平台，如NI公司的LabVIEW和HP公司的VEE等均具有此项特性。第六十一页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三3.测试程序(虚拟仪器功能模块)层在这些软件中，几乎所有用于测量、控制和通讯模块的程序代码均已编写完成，供用户即调即用。用户只需在开发平台上以图形方式调出相应的仪器功能模块和数据处理模块，进行连接组合，就可构成一个具体的仪器，节省用户大量的开发时间。第六十二页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三4.仪器驱动层对仪器硬件进行通讯和控制的软件层。过去，由用户编写，对每个仪器硬件编制特殊的驱动代码，是测试系统的开发周期变得很长。今天，仪器驱动程序都是按模块化、与设备无关的方式向用户释放，供用户迅速将仪器链入自己的测试系统。由于仪器驱动程序是以源代码的方式提供给用户，用户可以很容易地优化和增强这些驱动程序，使之满足它们的特殊要求。标准化的驱动程序还可以在不同的系统和配置中重复使用，节省了大量的开发费用。第六十三页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三5.I/O接口测试系统软件的基础，用于处理计算机与仪器硬件间连接的底层通讯协议。优秀的虚拟仪器软件都建立在一个标准化I/O接口软件组件的通用内核上，为用户提供一个一致的、跨计算机平台的应用编程接口(API)，使用户的测试系统能够自由灵活地选择不同的计算机平台和仪器硬件。第六十四页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三9.3虚拟仪器9.3.1概述9.3.2系统构成9.3.3软件结构9.3.4软件开发平台第六十五页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三9.3.4软件开发平台软件是虚拟仪器系统的关键。

采用面向对象的编程技术可以提高软件编程效率可视编程语言环境VisualC,VisualBASICNI公司推出LabVIEW和LabWindows/CVI,HP公司推出了VEE，Tektronix公司推出了TekTMS第六十六页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三LabVIEW软件开发平台LabVIEW是一种基于G语言的图形化开发语言，是一种面向仪器的图形化编程环境，用来进行数据采集和控制、数据分析和数据表达、测试和测量、实验室自动化以及过程监控。目的：简化程序的开发工作，以使用户能快速、简便地完成自己的工作。使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。VI：程序前面板、框图程序和图标/连接器。第六十七页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三程序前面板用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板。在程序前面板上，输入量被称为控制，输出量被称为显示。控制和显示是以各种图标形式出现在前面板上，如旋钮、开关、按钮、图表、图形等，这使得前面板直观易懂。第六十八页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三信号发生器前面板第六十九页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三频谱分析仪前面板第七十页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三温度计前面板第七十一页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三框图程序每一个程序前面板都对应着一段框图程序。框图程序用LabVIEW图形编程语言编写，可以把它理解成传统程序的源代码。构成：端口、节点、图框和连线。端口被用来同程序前面板的控制和显示传递数据，节点被用来实现函数和功能调用，图框被用来实现结构化程序控制命令，连线代表程序执行过程中的数据流，定义了框图内的数据流动方向。第七十二页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三温度计显示框图程序第七十三页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三图标/连接器图标/连接器是子VI被其它VI调用的接口。图标是子VI在其他程序框图中被调用的节点表现形式；连接器则表示节点数据的输入/输出口，就像函数的参数。用户必须指定连接器端口与前面板的控制和显示一一对应。连接器一般情况下隐含不显示，除非用户选择打开观察它。

第七十四页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三温度计显示连接器第七十五页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三LabVIEW操作模板LabVIEW具有多个图形化的操作模板，用于创建和运行程序。操作模板可以随意在屏幕上移动，并可以放置在屏幕的任意位置。操纵模板共有三类：工具模板、控制模板功能模板第七十六页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三功能模板控制模板工具模板Endthe9.3第七十七页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三任务管理中心Internet、卫星或移动通信网络等汇聚节点

什么是无线传感器网络？监测区域传感器节点第七十八页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三9.4无线传感器网络9.4.1定义和组成9.4.2特点和局限9.4.3路由协议9.4.3传感器的应用第七十九页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三9.4.1定义和组成无线传感器网络是由大量体积小、成本低、具有无线通信和数据处理能力的传感器节点组成的。传感器节点一般由传感器、处理器、无线收发器和电源组成，有的还包括定位装置和移动装置。第八十页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三在传感器网络中，每个节点的功能都是相同的，它们通过无线通讯的方式自适应地组成一个无线网络。各个传感器节点将自己所探测到的有用信息，通过多跳中转的方式向指挥中心(主机)报告。典型无线传感器网络结构图第八十一页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三节点数量大、密度高多跳路由自组织网络以数据为中心在电池能量、计算能力和存储容量等方面有限制9.4.2特点和局限第八十二页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三以数据为中心的路由协议 典型代表有泛洪(Flooding)、Gossiping、SPIN(SensorProtocolsforInformationViaNegotiation)和定向扩散(Directeddiffusion)协议。9.4.3路由协议第八十三页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三基于簇(Cluster)的路由协议 典型代表有LEACH（LowEnergyAdaptiveClusteringHierarchy，低功耗自适应集群构架))和TEEN(门限敏感的节能型协议)。基于位置信息的协议基于数据流模型和服务质量要求的路由协议9.4.3路由协议第八十四页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三传感器网络的概念第八十五页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三

传感器接近感知对象传感器仅产生数据流传感器无计算能力

无传感器间通信能力SensorsObject信号分析传统的感知方法有线/无线连接第八十六页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三现代感知方法SensingAreaObjectUser端

传感器网络覆盖感知对象区域

每个传感器完成其临近感知对象的观测

多传感器协同完成感知区域的大观测任务使用多跳路由算法向用户报告观测结果SinkInternet或通信卫星SensornetworkUser端第八十七页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三现代微型传感器感知能力＋计算能力＋通信能力体积小能耗小由六部分组成第八十八页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三NestedSoftwarePowerUnitSensingUnitSensorADCProcessingUnitCommunicationUnitStorage第八十九页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三现代传感器网络传感器技术＋嵌入式计算技术＋分布式信息处理技术＋无线通信技术传感器节点密集传感器节点静止或移动具有通信路径自组织能力(AdHoc)感知信息通过多跳的方式传输给用户第九十页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络。其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息,报告给用户.传感器网络的定义第九十一页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三军事应用:

作战环境侦查与监控军事侦查、情报获取战场监测与指挥民事应用:环境监测交通管理灾难预防(如森林火灾监测)危险区域监测有灭绝危险或珍贵动物的跟踪监护民用和工程基础设施的安全性监测等等，等等传感器网络是扩大人类感知能力的一场革命传感器网络可以为增加“耳、鼻、眼、舌”等感知能力传感器网络的应用第九十二页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三大地监测第九十三页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三环境监测第九十四页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三第九十五页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三第九十六页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三

ContaminantFlowMonitoring第九十七页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三Sensorattachedtoeveryvehicle.Capableofdetectingtheirlocation,vehiclesizes,speedsand;roadconditions…Alternateroutes,estimatetriptimes…

TrafficControl第九十八页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三

BiologicalSystems第九十九页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三作战环境侦查第一百页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三战场监测与指挥第一百零一页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三传感器网络的特点与挑战第一百零二页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三通信能力有限节点带宽窄，而且经常变化节点通信覆盖范围只有几十到几百米，而且经常变化挑战之一如何在如此有限通信能力的条件下,高质量地完成感知数据的查询、分析、挖掘与传输？在传感器网络环境下，发现最小化算法通信复杂性的机理是我们面临的第一个挑战问题！第一百零三页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三多源、多跳是主要通信方式多个传感器节点向一个目标传送信息一次多源信息传输需要多条由多个传感器节点组成的路径挑战之二如何为多源信息传输选择优化通信路径？在传感器网络环境下，建立选择优化或近似优化通信路径的理论是我们面临的第二个挑战问题！第一百零四页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三节点移动、断接频繁在移动网络中，节点移动频繁节点间通信的断接频繁，导致通信失败.经常受到高山、建筑物、障碍物等地势地貌以及风雨雷电等自然环境的影响,因此传感器可能会长时间脱离网络,离线工作挑战之三通信路径重构成为突出问题？路由算法必须具有自适应性？如何建立网络随机连通性的数据理论，为通信路径重构和自适应路由算法设计奠定坚实理论基础是我们面临的第三个挑战问题？第一百零五页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三电源能量有限传感器的电源能量极其有限由于电源能量的原因经常失效或废弃电源能量约束是传感器网络应用的障碍现有电源部件不能满足传感器网络的需要传感器传输信息比执行计算更消耗电能传感器传输1位信息需要的电能足以执行3000条计算指令挑战之四如何传感器网络在工作过程中节省能，实现能源均衡，最大化网络生命周期？建立能源复杂性和能源均衡理论是我们面临的第四个挑战性问题！第一百零六页，共一百一十七页，编辑于2023年，星期三计算能力有限传感器网络中传感器通常都具有嵌入式处理器和存储器，具有计算能力但是，处理器性能、存储器容量和能源都很有限，导致传感器的计算能力十分有限挑战之五如何使用大量具有有限计算能力的传感器设计能源有效的高性能分布式算