1.2.4  无线传感器网络的关键技术与挑战

无线传感器网络作为一个当今的研究热点，它所涉及的一些关键技术也还需要研究者进一步的研究和发展[5]：

1. 定位技术：事件发生的位置或获取信息的节点位置信息对传感器网络的监测活动至关重要。在传感器网络应用中传播的信息若不包含节点的位置和身份信息是毫无意义的，传感器节点只有明确自身信息才可以明确在“何时何地发生何事”[6]。

2. 拓扑控制：拓扑控制是WSN研究的核心技术之一。良好的网络拓扑结构，能够提高路由协议和MAC协议的效率，为数据融合、时间同步和目标定位等其他技术奠定基础，可以通过节省节点能量来延长网络的生存期。论文网

3. 网络协议：目前，对于传感器网络的通信协议的研究主要集中在MAC协议和路由协议上。传感器拓扑结构动态变化，网络资源也在不断变化，对路由协议提出了更高要求。路由协议既关系单个节点的能量消耗，也关系整个网络能量的均衡消耗，从而延长整个网络的生存期。

4. 网络安全：传感器网络一般部署在无法监控的战场区域内，有受到无关人员或敌方人员破坏的可能性，同时无线通信信号在物理空间上是暴露的，这使获得完整的通信信号成为可能，这些因素带来了信息泄露和空间攻击等安全隐患。需要设计新型的网络安全机制。

5. 时间同步：时间同步是需要协同工作的WSN系统的一个关键机制。传感器网络是分布式网络，所有通信节点地位对等，无优先级可言。要让整个网络能够工作在有效状态，往往需要做到全网或者一定范围内所有节点的同步，而不是通信双方的简单同步。

6. 数据融合：大多数无线传感器网络的应用由多数的无线传感器网络节点共同完成信息采集、目标监测和环境感知等任务。在信息采集中就需要数据融合技术将采集到的数据进行处理，从而得到更高效和符合要求的数据信息[7]。

7.覆盖：覆盖控制作为无线传感器网络中的一个基本问题，反映了网络所能提供的感知质量，从而优化无线传感器空间资源得到优化分配，进而更好地完成环境感知、信息获取和有效传输的任务。

1.2.5 传统定位技术

定位技术是一项传统又与时俱进的技术，在科技欠发达的古代，人们可以通过听声辨位，这是定位技术一个原始的形态。到了科技发达的今天，定位技术已经得到发展进步，目前比较普遍使用的是无线电导航系统、蜂窝网无线定位系统和卫星定位[14]。

无线电导航系统是最先出现的现代定位技术，它需要先建立起一系列无线电信号发射台，检测移动电台与已知位置的基站间的信号的电参量，通过将电参量转化成相应的定位参量，再用定位算法计算出目标的位置实现目标定位。

随后，无线电导航系统逐渐被卫星定位系统所取代。目前世界上的卫星定位系统最主要运用的是GPS卫星定位系统。GPS卫星定位系统是由美国军方研制的由覆盖地球的24颗卫星组成的卫星定位系统。该系统保证了在地球上任意时刻任意位置的接收终端都能观测到4颗卫星，使得卫星可以实时采集到观察点的经纬度和高度，可以很方便地实现定位导航功能[15]。

各个定位系统因设备要求和定位对象的不同而有诸多不同之处，但是从最基本的原理上看，他们都包括了以下的三个步骤：

（1）测量出无线电信号的一个或若干个电参量，再将所测的电参量转化成距离、距离差、到达角等可以表示位置关系的信息；

（2）运用相应的定位算法或定位技术对空间位置进行计算估计；