感知层关键技术.pptx
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1、Your company sloganYour company slogan3.2 感知感知层关关键技技术36 36 36 36 传感器有哪些种类传感器有哪些种类传感器有哪些种类传感器有哪些种类 (1 1 1 1)按照有源和无源划分:分为有源传感器和无源传感器两大类。)按照有源和无源划分:分为有源传感器和无源传感器两大类。)按照有源和无源划分:分为有源传感器和无源传感器两大类。)按照有源和无源划分:分为有源传感器和无源传感器两大类。有源传感器:能将一种能量形式直接转变成令一种能量形式,而不需要外接的能有源传感器:能将一种能量形式直接转变成令一种能量形式,而不需要外接的能有源传感器:能将一种能量
2、形式直接转变成令一种能量形式,而不需要外接的能有源传感器:能将一种能量形式直接转变成令一种能量形式,而不需要外接的能源或激励源。源或激励源。源或激励源。源或激励源。无源传感器:不能直接转换能量形式,但它能控制从另一输入端输入的能量或激无源传感器:不能直接转换能量形式,但它能控制从另一输入端输入的能量或激无源传感器:不能直接转换能量形式,但它能控制从另一输入端输入的能量或激无源传感器:不能直接转换能量形式,但它能控制从另一输入端输入的能量或激励源。励源。励源。励源。(2 2 2 2)按照工作原理划分:分为物理传感器和化学传感器两大类。)按照工作原理划分:分为物理传感器和化学传感器两大类。)按照工
3、作原理划分:分为物理传感器和化学传感器两大类。)按照工作原理划分:分为物理传感器和化学传感器两大类。物理传感器:这类传感器工作原理应用的是物理效应,诸如压电效应,磁致伸缩物理传感器:这类传感器工作原理应用的是物理效应,诸如压电效应,磁致伸缩物理传感器:这类传感器工作原理应用的是物理效应,诸如压电效应,磁致伸缩物理传感器:这类传感器工作原理应用的是物理效应,诸如压电效应,磁致伸缩现象,离化、极化、电热、光电、磁电效应,被测信号量的微小变化都将转化成电信号。现象,离化、极化、电热、光电、磁电效应,被测信号量的微小变化都将转化成电信号。现象,离化、极化、电热、光电、磁电效应,被测信号量的微小变化都将
4、转化成电信号。现象,离化、极化、电热、光电、磁电效应,被测信号量的微小变化都将转化成电信号。化学传感器:化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的化学传感器:化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的化学传感器:化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的化学传感器:化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器,被测信号量的微小变化也将转化成电信号。传感器,被测信号量的微小变化也将转化成电信号。传感器,被测信号量的微小变化也将转化成电信号。传感器,被测信号量的微小变化也将转化成电信号。Your company sloganYou
5、r company slogan (3)(3)(3)(3)按用途分:分为压力敏和力敏传感器、位置传感器按用途分:分为压力敏和力敏传感器、位置传感器按用途分:分为压力敏和力敏传感器、位置传感器按用途分:分为压力敏和力敏传感器、位置传感器/液面传感器、能耗传感器、液面传感器、能耗传感器、液面传感器、能耗传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、热敏传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、振动传感器、湿敏传感器、速度传感器、热敏传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、振动传感器、湿敏传感器、速度传感器、热敏传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、振动传感器、湿敏传感器、速度传感器、热敏传感器、加速度传感
6、器、射线辐射传感器、振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器、视频传感器。磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器、视频传感器。磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器、视频传感器。磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器、视频传感器。(4)(4)(4)(4)按输出信号划分:分为模拟传感器,数字传感器,膺数字传感器,开关传感器。按输出信号划分:分为模拟传感器,数字传感器,膺数字传感器,开关传感器。按输出信号划分:分为模拟传感器,数字传感器,膺数字传感器,开关传感器。按输出信号划分:分为模拟传感器,数字传感器,膺数字传感器,开关传感器。膺数
7、字传感器:将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出。膺数字传感器:将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出。膺数字传感器:将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出。膺数字传感器:将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出。开关传感器:当一个被测量的信号达到某个特定的阀值时,传感器相应输出一个开关传感器:当一个被测量的信号达到某个特定的阀值时,传感器相应输出一个开关传感器:当一个被测量的信号达到某个特定的阀值时,传感器相应输出一个开关传感器:当一个被测量的信号达到某个特定的阀值时,传感器相应输出一个设定的低电平或高电平信号。设定的低电平或高电平信号。设定的低电平或高
8、电平信号。设定的低电平或高电平信号。(5)(5)(5)(5)按照制造工艺划分:分为集成传感器,薄膜传感器,厚膜传感器,陶瓷传感器。按照制造工艺划分:分为集成传感器,薄膜传感器,厚膜传感器,陶瓷传感器。按照制造工艺划分:分为集成传感器,薄膜传感器,厚膜传感器,陶瓷传感器。按照制造工艺划分:分为集成传感器,薄膜传感器,厚膜传感器,陶瓷传感器。(6)(6)(6)(6)按照应用的材料划分。按照应用的材料划分。按照应用的材料划分。按照应用的材料划分。按照应用的材料的类别分为:金属、聚合物、陶瓷、混合物传感器;按照应用的材料的类别分为:金属、聚合物、陶瓷、混合物传感器;按照应用的材料的类别分为:金属、聚合
9、物、陶瓷、混合物传感器;按照应用的材料的类别分为:金属、聚合物、陶瓷、混合物传感器;按照材料的物理特性可分为:导体、半导体、绝缘体、磁性材料传感器;按照材料的物理特性可分为:导体、半导体、绝缘体、磁性材料传感器;按照材料的物理特性可分为:导体、半导体、绝缘体、磁性材料传感器;按照材料的物理特性可分为:导体、半导体、绝缘体、磁性材料传感器;按照材料的晶体结构可分为:单晶体、多晶体、非晶体材料传感器。按照材料的晶体结构可分为:单晶体、多晶体、非晶体材料传感器。按照材料的晶体结构可分为:单晶体、多晶体、非晶体材料传感器。按照材料的晶体结构可分为:单晶体、多晶体、非晶体材料传感器。Your compa
10、ny sloganYour company slogan37 37 37 37 衡量传感器的性质的指标有哪些?衡量传感器的性质的指标有哪些?衡量传感器的性质的指标有哪些?衡量传感器的性质的指标有哪些?(1 1 1 1)传感器的静态特性。传感器的静态特性是指,对静态的输入信号,传感器)传感器的静态特性。传感器的静态特性是指,对静态的输入信号,传感器)传感器的静态特性。传感器的静态特性是指,对静态的输入信号,传感器)传感器的静态特性。传感器的静态特性是指,对静态的输入信号,传感器的输出量与输入量之间所具有的相互关系。表征传感器静态特性的主要参数有线性度、的输出量与输入量之间所具有的相互关系。表征传
11、感器静态特性的主要参数有线性度、的输出量与输入量之间所具有的相互关系。表征传感器静态特性的主要参数有线性度、的输出量与输入量之间所具有的相互关系。表征传感器静态特性的主要参数有线性度、灵敏度、分辨率和迟滞。灵敏度、分辨率和迟滞。灵敏度、分辨率和迟滞。灵敏度、分辨率和迟滞。(2 2 2 2)传感器的动态特性。所谓动态特性,是指传感器在输入变化时输出的特性。)传感器的动态特性。所谓动态特性,是指传感器在输入变化时输出的特性。)传感器的动态特性。所谓动态特性,是指传感器在输入变化时输出的特性。)传感器的动态特性。所谓动态特性,是指传感器在输入变化时输出的特性。在实际工作中,传感器的动态特性常用它对某
12、些标准输出信号的响应来表示。在实际工作中,传感器的动态特性常用它对某些标准输出信号的响应来表示。在实际工作中,传感器的动态特性常用它对某些标准输出信号的响应来表示。在实际工作中,传感器的动态特性常用它对某些标准输出信号的响应来表示。(3 3 3 3)传感器的线性度。通常情况下,传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直)传感器的线性度。通常情况下,传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直)传感器的线性度。通常情况下,传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直)传感器的线性度。通常情况下,传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中,为使仪表具有均匀刻度的读数,常用一条拟合直线近似的代表实际线。
13、在实际工作中,为使仪表具有均匀刻度的读数,常用一条拟合直线近似的代表实际线。在实际工作中,为使仪表具有均匀刻度的读数,常用一条拟合直线近似的代表实际线。在实际工作中,为使仪表具有均匀刻度的读数,常用一条拟合直线近似的代表实际的特性曲线,线性度就是这个近似程度的一个性能指标。的特性曲线,线性度就是这个近似程度的一个性能指标。的特性曲线,线性度就是这个近似程度的一个性能指标。的特性曲线,线性度就是这个近似程度的一个性能指标。(4 4 4 4)传感器的灵敏度。灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化对输入量)传感器的灵敏度。灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化对输入量)传感器的灵敏度。灵敏度
14、是指传感器在稳态工作情况下输出量变化对输入量)传感器的灵敏度。灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化对输入量变化的比值。它是输出变化的比值。它是输出变化的比值。它是输出变化的比值。它是输出-输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显性关系,输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显性关系,输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显性关系,输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显性关系,则灵敏度则灵敏度则灵敏度则灵敏度S S S S是一个常数。否则,它将随输入量的变化而变化。是一个常数。否则,它将随输入量的变化而变化。是一个常数。否则,它将随输入量的变化而变化。是一
15、个常数。否则,它将随输入量的变化而变化。Your company sloganYour company slogan (5 5 5 5)传感器的分辨率。分辨率是指传感器可能感受到的被测量的两小变化的能力。)传感器的分辨率。分辨率是指传感器可能感受到的被测量的两小变化的能力。)传感器的分辨率。分辨率是指传感器可能感受到的被测量的两小变化的能力。)传感器的分辨率。分辨率是指传感器可能感受到的被测量的两小变化的能力。也就是说,如果输入量从某一非零值缓慢的变化,那么当输入变化值超过某一数值时,也就是说,如果输入量从某一非零值缓慢的变化,那么当输入变化值超过某一数值时,也就是说,如果输入量从某一非零值缓
16、慢的变化,那么当输入变化值超过某一数值时,也就是说,如果输入量从某一非零值缓慢的变化,那么当输入变化值超过某一数值时,传感器的输出不会发生变化,即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入传感器的输出不会发生变化,即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入传感器的输出不会发生变化,即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入传感器的输出不会发生变化,即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨力时,其输出才会发生变化。量的变化超过分辨力时,其输出才会发生变化。量的变化超过分辨力时,其输出才会发生变化。量的变化超过分辨力时,其输出才会发生变化。(6 6
17、6 6)传感器的迟滞特性。迟滞特性表征传感器的正向(输入量增大)和反向(输入量)传感器的迟滞特性。迟滞特性表征传感器的正向(输入量增大)和反向(输入量)传感器的迟滞特性。迟滞特性表征传感器的正向(输入量增大)和反向(输入量)传感器的迟滞特性。迟滞特性表征传感器的正向(输入量增大)和反向(输入量减小)行程间输出减小)行程间输出减小)行程间输出减小)行程间输出-输入特性曲线不一致的程度,通常用这两条曲线之间的最大差值与输入特性曲线不一致的程度,通常用这两条曲线之间的最大差值与输入特性曲线不一致的程度,通常用这两条曲线之间的最大差值与输入特性曲线不一致的程度,通常用这两条曲线之间的最大差值与满量程输
18、出的百分比表示。满量程输出的百分比表示。满量程输出的百分比表示。满量程输出的百分比表示。Your company sloganYour company slogan 38 38 38 38 无线传感器网络的网络结构是什么样的?无线传感器网络的网络结构是什么样的?无线传感器网络的网络结构是什么样的?无线传感器网络的网络结构是什么样的?无线传感器网络,即通常说的无线传感器网络,即通常说的无线传感器网络,即通常说的无线传感器网络,即通常说的WSNWSNWSNWSN(Wireless Sensor NetworkWireless Sensor NetworkWireless Sensor Networ
19、kWireless Sensor Network),是通过无线通信),是通过无线通信),是通过无线通信),是通过无线通信的方式形成一个多跳的自组织的网络系统,通常包括传感器节点、汇聚节点、管理节点。的方式形成一个多跳的自组织的网络系统,通常包括传感器节点、汇聚节点、管理节点。的方式形成一个多跳的自组织的网络系统,通常包括传感器节点、汇聚节点、管理节点。的方式形成一个多跳的自组织的网络系统,通常包括传感器节点、汇聚节点、管理节点。下图是一个典型的无线传感器网络架构。下图是一个典型的无线传感器网络架构。下图是一个典型的无线传感器网络架构。下图是一个典型的无线传感器网络架构。Your company
20、 sloganYour company slogan 39 39 39 39 无线传感网面临的主要技术难题有哪些?无线传感网面临的主要技术难题有哪些?无线传感网面临的主要技术难题有哪些?无线传感网面临的主要技术难题有哪些?主要有以下几方面:主要有以下几方面:主要有以下几方面:主要有以下几方面:(1 1 1 1)路由寻址问题。传感网节点数量多,为避免由地址带来大量的负荷,不可能构造)路由寻址问题。传感网节点数量多,为避免由地址带来大量的负荷,不可能构造)路由寻址问题。传感网节点数量多,为避免由地址带来大量的负荷,不可能构造)路由寻址问题。传感网节点数量多,为避免由地址带来大量的负荷,不可能构造一
21、个全球的地址方案。一个全球的地址方案。一个全球的地址方案。一个全球的地址方案。(2 2 2 2)能量供给问题。传感器节点都是由电池供电,电池容量有限,使得节点的生存时)能量供给问题。传感器节点都是由电池供电,电池容量有限,使得节点的生存时)能量供给问题。传感器节点都是由电池供电,电池容量有限,使得节点的生存时)能量供给问题。传感器节点都是由电池供电,电池容量有限,使得节点的生存时间也受到限制。间也受到限制。间也受到限制。间也受到限制。(3 3 3 3)网内通信问题。无线传感器网络内信号可能被一些障碍物或其他电子信号干扰而)网内通信问题。无线传感器网络内信号可能被一些障碍物或其他电子信号干扰而)
22、网内通信问题。无线传感器网络内信号可能被一些障碍物或其他电子信号干扰而)网内通信问题。无线传感器网络内信号可能被一些障碍物或其他电子信号干扰而受到影响,怎样安全有效地进行通信还有待研究。受到影响,怎样安全有效地进行通信还有待研究。受到影响,怎样安全有效地进行通信还有待研究。受到影响,怎样安全有效地进行通信还有待研究。(4 4 4 4)安全问题。由于采用无线传输信道,传感器网存在窃听、恶意路由、消息篡改等)安全问题。由于采用无线传输信道,传感器网存在窃听、恶意路由、消息篡改等)安全问题。由于采用无线传输信道,传感器网存在窃听、恶意路由、消息篡改等)安全问题。由于采用无线传输信道,传感器网存在窃听
23、、恶意路由、消息篡改等安全问题。且数据在网络中整合和节点的有限能量和有限处理、存储能力等特点使安全安全问题。且数据在网络中整合和节点的有限能量和有限处理、存储能力等特点使安全安全问题。且数据在网络中整合和节点的有限能量和有限处理、存储能力等特点使安全安全问题。且数据在网络中整合和节点的有限能量和有限处理、存储能力等特点使安全问题更为复杂。问题更为复杂。问题更为复杂。问题更为复杂。(5 5 5 5)成本问题。在无线传感器网络里面需要使用数量庞大的微型传感器,成本制约其)成本问题。在无线传感器网络里面需要使用数量庞大的微型传感器,成本制约其)成本问题。在无线传感器网络里面需要使用数量庞大的微型传感
24、器,成本制约其)成本问题。在无线传感器网络里面需要使用数量庞大的微型传感器,成本制约其发展。产业化是发展无线传感器网急需解决的问题。发展。产业化是发展无线传感器网急需解决的问题。发展。产业化是发展无线传感器网急需解决的问题。发展。产业化是发展无线传感器网急需解决的问题。Your company sloganYour company slogan40 40 40 40 什么是自组织网络?什么是自组织网络?什么是自组织网络?什么是自组织网络?移动自组织网络(移动自组织网络(移动自组织网络(移动自组织网络(Ad HocAd HocAd HocAd Hoc)网络是一种多跳的临时性自治系统,它的原型是美
25、国早)网络是一种多跳的临时性自治系统,它的原型是美国早)网络是一种多跳的临时性自治系统,它的原型是美国早)网络是一种多跳的临时性自治系统,它的原型是美国早在在在在1968196819681968年建立的年建立的年建立的年建立的ALOHAALOHAALOHAALOHA网络和网络和网络和网络和1973197319731973年提出的年提出的年提出的年提出的PRPRPRPR(Packet RadioPacket RadioPacket RadioPacket Radio)网络。)网络。)网络。)网络。ALOHAALOHAALOHAALOHA网络需要固网络需要固网络需要固网络需要固定的基站,网络中的每
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