無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事和民用領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,如軍事偵察、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療監(jiān)護、空間探索、城市交通管理、倉儲管理等,成為信息技術(shù)的一個新的應(yīng)用領(lǐng)域。
1.軍事應(yīng)用
信息技術(shù)正推動著一場新的軍事變革。信息化戰(zhàn)爭要求作戰(zhàn)系統(tǒng)“看得明、反應(yīng)快、打得準”,誰在信息的獲取、傳輸、處理上占據(jù)優(yōu)勢(取得制信息權(quán)),誰就能掌握戰(zhàn)爭的主動權(quán)。傳感器網(wǎng)絡(luò)以其獨特的優(yōu)勢,能在多種場合滿足軍事信息獲取的實時性、準確性、全面性等需求。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以協(xié)助實現(xiàn)有效的戰(zhàn)場態(tài)勢感知,滿足作戰(zhàn)力量“知己知彼”的要求。典型設(shè)想是用飛行器將大量微傳感器結(jié)點散布在戰(zhàn)場的廣闊地域,這些結(jié)點自組成網(wǎng),將戰(zhàn)場信息邊收集、邊傳輸、邊融合,為各參戰(zhàn)單位提供“各取所需”的情報服務(wù)。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還可為火控和制導(dǎo)系統(tǒng)提供準確的目標定位信息。網(wǎng)絡(luò)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)(NEST)戰(zhàn)場應(yīng)用實驗是美國國防高級研究計劃局(DARPA)主導(dǎo)的一個項目,它應(yīng)用了大量的微型傳感器、先進的傳感器融合算法、自定位技術(shù)等方面的成果。2003年,該項目成功地驗證了能夠準確定位敵方狙擊手的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù),它采用多個廉價音頻傳感器協(xié)同定位敵方射手,并標識在所有參戰(zhàn)人員的個人計算機中,三維空間的定位精度可達到1.5米,定位延遲達到2秒,甚至能顯示出敵方射手采用跪姿和站姿射擊的差異,如圖所示。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還可在對付化學(xué)武器方面發(fā)揮重要作用。美國Cyrano Sciences公司已將化學(xué)劑檢測和數(shù)據(jù)解釋組合到一種專有的芯片技術(shù)中,稱為Cyrano NoseChip。基于這一技術(shù)可創(chuàng)建一個低成本的化學(xué)傳感器系統(tǒng),捕獲和解釋數(shù)據(jù),并提供實時告警,以應(yīng)付恐怖分子使用化學(xué)武器進行的攻擊。該系統(tǒng)在前端使用一個C320手持傳感器(如圖5所示)負責(zé)收集有關(guān)化學(xué)劑的數(shù)據(jù)。該傳感器建有與后端筆記本電腦的無線連接,電腦上運行著遠程監(jiān)控和服務(wù)器過程。該系統(tǒng)使用IBM公司的無線通信設(shè)備WebSphere MQ Everyplace傳輸數(shù)據(jù)。這個手持設(shè)備還可以小型化為微小結(jié)點,部署到監(jiān)測環(huán)境中去,形成自主工作的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
2.民用
除了軍事上的應(yīng)用,傳感器網(wǎng)絡(luò)在民用領(lǐng)域也有相當(dāng)廣闊的前景。如在環(huán)境監(jiān)測中,可以監(jiān)測大氣成分的變化,從而對城市空氣污染進行監(jiān)控;可以監(jiān)測土壤成分的變化,為農(nóng)作物的培育提供依據(jù);可以監(jiān)測降雨量和河水水位的變化,實現(xiàn)洪水預(yù)報;可以監(jiān)測空氣溫度和濕度的變化,實現(xiàn)森林火災(zāi)的預(yù)警。在生物學(xué)研究中,可以跟蹤候鳥等的遷徙,實現(xiàn)動物棲息地的監(jiān)控。在空間探索中,可以在星球表面布撒傳感器結(jié)點,實現(xiàn)對星球表面的長時間監(jiān)測。在醫(yī)療方面,可以在病人身上安置傳感器,讓醫(yī)生可隨時遠程了解病情。在交通管理方面,可以監(jiān)測道路擁塞情況,實現(xiàn)高效的道路交通運輸管理。此外,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能家居、智能辦公環(huán)境等方面也可一展身手。
動物棲息地監(jiān)控是牽引當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的一類重要應(yīng)用。最著名的是美國加州大學(xué)的研究人員在美國緬因州海岸的大班島(Great Duck Island)上部署的一個傳感器網(wǎng)絡(luò)(如圖6所示),用來監(jiān)測風(fēng)暴海燕的行為。這種海燕習(xí)性十分特殊,只棲息在這個小島上,用通常的手段很難觀察研究這種動物,因此,鳥類學(xué)家和伯克利分校的學(xué)者以及Intel公司聯(lián)合開發(fā)了這個傳感器網(wǎng)絡(luò)。它的傳感器結(jié)點稱為Mica mote,使用4MHz的Atmel Atmega 103微控制器,無線通信速率為40kbps。這些傳感器結(jié)點將獲取的數(shù)據(jù)傳給一個基站,后者負責(zé)匯總并通過衛(wèi)星每隔15分鐘便向位于伯克利的數(shù)據(jù)庫發(fā)送一批數(shù)據(jù)。用戶可以訪問伯克利的數(shù)據(jù)庫,而在大班島上則可以使用一個類似PDA的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)直接交互,調(diào)整采樣頻率或配置能量管理參數(shù)。