WSN是信息科学领域中一个全新的发展方向,同时也是新兴学科与传统学科进行领域间交叉的结果。WSN最初来源于美国先进国防研究项目局(DARPA)的一个研究项目。为了监测敌方潜艇的活动情况,需要在海洋中布置大量的传感器,使用这些传感器所监测的信息来实时监测海水中潜艇的行动。但是由于当时技术条件的限制,使得传感器网络的应用只能局限于军方的一些项目中,难以得到推广和发展。近年来随着无线通信、微处理器、微机电系统(MEMS)等技术的发展,使得传感器网络的理想蓝图能够得以实现,其应用前景越来越广,国外各个研究机构也兴起了研究热潮。
从1978年开始,WSN历经30多年的发展,加上现代微电子、计算机网络、无线通信技术的进步,各种多功能、低功耗的传感器也陆续推出。在这近40年中,无线传感器网络的发展主要经历了以下四个阶段:
第一阶段:也称为第一代传感器网络,其是由具有点对点信号传输功能的传感器节点所组成的监测系统,初步实现了信息的单向传递,但是存在着抗干扰性差、布线复杂等缺点。
第二阶段:也称为第二代传感器网络,在这一阶段,监测系统由智能传感器和传感控制器所组成,传感器和传感控制器之间采用串/并口相连,使得其相对于第一代监测系统有了显著的综合能力。
第三阶段:也称为第三代传感器网络,这时传感器与传感控制器采用现场总线型的方式相互连接,共同构成了智能型传感器网络,使得传感器网络进入到局部监测的阶段。
第四阶段:也称为第四代传感器网络,即WSN阶段,目前正处于研究开发和快速增长期。(www.daowen.com)
WSN的兴起在全球引起了高度的关注,美国几乎所有著名的院校都有专门从事WSN的研究,包括麻省理工学院、加州大学洛杉矶分校、康奈尔大学等都先后展开了传感器网络方面的研究。Crossbow、Moteiv等一批以传感器节点为产业的公司已为人们所熟知,其产品如Mica2、Micaz、Telos等为很多研究机构搭建了硬件平台,促进了大规模无线组网、传感信息融合、时间同步与定位、低功耗设计技术等的研究。
德国、英国、加拿大、日本和韩国等国家的研究机构都先后开展了WSN的研究。欧盟6个框架计划将“信息社会技术”作为优先发展的领域之一,其中多处涉及WSN的研究。日本总务省在2004年3月成立了“泛在传感器网络”调查研究会。韩国信息通信部制订了信息技术839战略,其中“3”是指IT产业的3大基础设施,即宽带融合网络、泛在传感器网络、下一代互联网协议。
我国对WSN的研究起步较晚,首次正式启动出现于1999年中国科学院《知识创新工程点领域方向研究》的“信息与自动化领域研究报告”中,第一次出现就被列为该领域的五大重点项目之一。2001年中国科学院依托上海微系统研究与发展中心,旨在引领中科院WSN的相关工作。各大高校的学者也相继投入到对WSN的研究,北京邮电大学、南京邮电大学和哈尔滨工业大学已经取得了一定的科研成果。国家自然科学基金已经审批了多项与WSN相关的课题。
目前,我国已纪有1700多家企事业单位从事传感器的研制、生产和应用,已经形成从技术研发、设计、生产到应用的完整产业体系,共有10大类42小类6000多种传感器产品,中低档产品基本满足市场需求,产品品种满足率为60%~70%。预计2017年中国传感器市场规模将达到2070亿元,未来五年(2017—2021年)行业年均复合增长率约为30.14%,2021年中国传感器市场规模将达到5937亿元。
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