基于抛射的无线传感系统设计及目标定位(2)
成监测、感知和采集各种环境信息或被监测对象的信息，并将这些信息发送到网
关节点，以实现复杂的指定范围内目标监测与跟踪，具有快速展开、抗毁性强等
特点，有着广阔的应用前景。
1.1.1 无线传感器网络的发展历史
根据研究与分析，可以将无线传感器网络的发展分为三个阶段。
无线传感器网络的历史最早可以追溯到20世纪70年代， 越战时期使用的“热
带树”这种传统的传感器系统。早期的传感器系统的特征在于，传感器系统只能
产生探测数据流，没有计算能力，节点之间只能进行简单的点对点通信，网络一
般采用分级处理结构。
第二阶段是20世纪80年代到90年代之间。1980年美国国防部高级研究计
划局（DARPA）的分布式传感器网络项目（DSN），开启了现代传感器网络研究的
先河。该项目中的节点之间相互协作，但自主运行，将信息发送到需要它们的处
理节点。
这个阶段的技术特征包括，采用现代微型化的传感器节点，这些节点可以同
时具备感知能力、计算能力和通信能力。因此，在 1999 年，商业周刊将无线传
感器网络列为21世纪最具影响的21项技术之一。
第三阶段是从 21 世纪开始至今。这一阶段以无线传感器网络为标志，正处
于研究和开发阶段。这个阶段的无线传感器网络的技术特点是网络传输自组织、
节点设计低功耗。除了应用于情报部门进行反恐活动以外，在其他领域更是获得
了很好的应用。
1.1.2 无线传感器网络的基本特点
（1）传感器节点体积小，能量有限
无线传感器网络是在微机电系统技术、数字电路技术基础上发展起来的，传
感器节点各部分集成度很高，因此具有体积小的优点。节点通常携带能量十分有
限的电池，由于传感器节点数目庞大，分布区域广，而且部署环境复杂，有些区
域甚至人员不能到达，无法通过更换电池的方式来补充能量。如何高效使用能量
来最大化网络生命周期是传感器网络应用所必须考虑的问题。
传感器消耗能量的模块包括传感器模块、处理器模块和无线通信模块。随着
集成电路工艺的进步，传感器和处理器模块的功耗变得很低，绝大部分能量消耗
在无线通信模块上。如何让网络通信更有效率，是传感器网络协议设计时需要重
点考虑的问题。
（2）传感器节点计算和存储能力有限
由于无线传感器网络应用的特殊性，要求传感器节点的价格低、功耗低，必
然导致其携带的处理器能力比较弱，存储器容量比较小，因此，如何利用有限的
计算和存储资源，完成诸多协同任务，也是无线传感器网络面临的挑战之一。
随着低功耗电路和系统设计技术的提高，目前已经开发出许多超低功耗的处理器。
除了降低处理器的绝对功耗外，现代传感器还支持模块化供电和动态电压调节模
块。利用处理器的这些特性，传感器节点的操作系统设计了动态能量管理和动态
电压调节模块，可以更有效地利用节点的各种资源。
（3）通信半径小，带宽低
无线通信的能量消耗与通信距离满足一定的关系，随着通信距离的增加，能
耗将急剧增加，因此，在满足通信连通度的前提下应尽量减少单跳通信距离。一
般而言，传感器节点的无线通信半径在100米以内比较合适。和传统无线网络不