无线传感器网络发展现状研究
每年很多婴儿死于婴儿猝死症(SIDS)，睡眠安全原型则是设计用于监测监视婴儿睡觉状态。用传感器监测婴儿的睡姿，一旦婴儿俯卧就及时提醒家长。SHIMMER节点中有一个重力三轴加速度计，用于监测婴儿相对位置。T—Mote节点则将该数据发送到基站，根据检测值和设定值的比较判断婴儿的睡姿。Baby Glove原型设计用于监测婴儿的生命体征如温度、水合程度以及脉搏。Fireline是一种无线心率监测系统，用于消防员火灾救援过程中实时心率和压力异常监测。Heart@Home是一种无线血压监测和跟踪系统。除此之外，Listen采集环境中的音频信息，从而提醒听力受损的人。
1．2 工业应用
石油冶炼工厂中安装的WSN由4个监测节点和一个执行节点组成，可以降低成本，提高效率。监测节点将数据包通过以太网发送给计算单元，再由计算单元将结果发送到分布式控制系统中。控制系统向执行节点发送指令，完成整个控制过程。该试验测试了网络噪声对RSSI和LQI的影响，结果表明工业环境中的噪声对WSN的性能有很大的影响。
WSN也用于半导体制造工厂和油轮的设备维护和监测。传感器节点通过采集振动信号来预测设备的故障，这有利于设备的维护和保养。
1．3 环境应用
传感器网络的应用包括跟踪生物，如鸟类、小动物和昆虫的迁移，监测影响农作物和庄稼的环境，以及大海、土壤及森林火灾等的监测。美国加利福尼亚州索诺马县应用WSN研究红木树林的现状。每个传感器节点用于测量空气温度、相对湿度以及光合有效辐射作用。在树的不同高度放置节点，生物学家可以追踪红木树林小气候的空间渐变情况，从而验证其生物学理论。
哈佛大学Matt welsh等人将传感器网络应用于火山的监测。他们分别于2004年和2005年对厄瓜多尔的Tungurahua和Reventodaor两座火山进行监测。该网络由16个传感器节点组成，每个传感器间隔200～400 m不等。在19天的观测中，网络观测到230次喷发和其他事件。在肯尼亚构建的ZebraNet系统是一个移动传感网络，用于追踪动物的迁移。该系统将跟踪节点安装在斑马的项圈上，目标在于准确记录斑马的位置，用于生物行为分析。
2 无线传感器网络的关键技术
2．1 定位
定位方法可以分为距离相关(range-based)定位算法和距离无关(range-free)定位算法两大类。距离相关定位算法通常利用测距技术得到节点间距离，再利用三边测量法、三角测量法或极大似然估计法计算出未知节点的位置。常用的测距技术包括接收信号强度(RSSI)技术、信号传输时间(TOA)技术、信号到达时间差(TDOA)技术和信号到达角度(AOA)技术。
距离无关定位算法利用节点间的连通情况来估测自己的位置。其中一部分距离无关算法采用集中式计算模式，再用优化方法来提高定位精度，如凸规划算法和MDS—MAP算法，但是集中计算方式需要网络中有中心节点支持，会导致中心节点通信量大，能量耗尽快，网络瘫痪。
绝大多数距离无关定位算法采取分布式计算模式，扩展性好，通信量小。
Blumenthal等人提出了质心定位算法和加权质心定位算法，根据ZigBee／IEEE802．15．4传感器网络发射接收距离或连接质量为每一个接收坐标分配不同的权重。Behnke和Timmermann通过使用连接质量的归一化值推广了WCL机制。Schuhmann推导了室内发射接收距离的指数逆相关的固定参数集和对应于与WCL，的权重。这些方法假设接收机与发射机的距离不是很远，发射接收距离至少有一个接收器是提前预知的。
2．2 同步
时间同步是WSN应用的重要组成部分，传感器数据融合、传感器节点自身定位等都要求节点间的时钟保持同步。时间的不准确会严重影响网络的生命周期。全局时间同步允许节点按照指定的方式发送数据，配合同步工作。现有的时间同步协议更多关注的是准确地估计时间不确定性和网络中局部节点间的时间同步。
TPSN算法是S．Ganeriwal等人提出的成对同步协议，分为发现阶段和同步阶段。发现阶段建立网络分层的拓扑结构，确定每个节点的层号；同步阶段由根节点负责同步阶段的初始化。每个节点仅与其上层中一个节点同步，最终与根节点同步从而实现整个网络的同步。FTSP算法是由Branislav Kusy等人提出的基于sender—receiver的单向同步算法。该算法使用单向广播消息实现发送节点与接收节点之间的时间同步。
RATSS协议是一种自适应同步协议。首先建立两个节点间长期时钟漂移，从而最小化占空比负担。该方法使用长期的时间测量评估和分析3种影响时间同步的主要因素。测量这些参数用于设计速率自适应能效同步算法。RATS的目标是最大化同步采样周期，同时在用户定误差范围内设定预测误差。
RFA算法是一种分散式时间同步。该算法按照萤火虫同步的方法，内部设置一个振荡器周期为T，在时刻T节点发送一个类似萤火虫的信号，能观测到该信号的邻居节点则缩短其自身的发送萤火虫信号的时间，缩短的时间由firing函数和常数ε决定。经过一定时间，网络的节点将会达到同步。RFA是一种具有鲁棒性的算法，能够适应数据丢失、节点增加、链接改变等网络的变化。
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