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一、如何开始设计无线传感器网络系统
1、如何选择合适的无线传感器技术
无线传感器网络系统的基本架构包括三部分，第一部分是无线收发芯片，其职责是将数字信息转换为高频无线信号传送出去和将接收到的高频无线信号恢复成数字信息。无线传感器收发芯片而言，IEEE802.15.4能为无线传感器应用提供最佳方案，这是因为IEEE802.15.4规范可能是主要且可能唯一的实用标准。目前全球有多家公司提供这方面的收发芯片。像TI公司的CC2420，CC2520等芯片都特别适用于钮扣电池和低电能应用的低功耗特性。实现一个典型的无线传感器网络节点和路由器，可以采用多芯片方案，如图3所示，由一个无线收发芯片和一个微控制器(单片机)组成，微处理器可以采用低功耗的MSP430，无线芯片可以采用CC2520，CC2420等;
典型的无线传感器网络节点或者路由器随着技术不断发展，已经有越来越多的公司，将无线收发器芯片和微控制器和无线收发器做成了一个片上系统(SoC)，例如TI公司采用8051内核的CC2430、CC2431等ZIGBEE无线单片机，随着无线传感器网络对计算能力提高要求，最近Freescale公司也推出了ARM内核的32位ZIGBEE无线单片机.使用这些SoC无线单片机设计无线传感器网络，将使无线传感器节点具有更小的体积，更低的功耗和更低的价格;TI公司在国内的技术合作伙伴深圳无线龙科技公司等，也同时提供这些芯片，开发工具的相关技术支持;无线传感器网络构架第二部分是运行于单片机或者无线单片机内部的嵌入式软件，也称软件协议栈(networkstack)，网络堆栈有两个职责。
首先，它必须要处理节点间的无线链接通信质量的频繁变化和环境因数对无线通讯造成的干扰，具有对网络自组织，自恢复的能力;网络堆栈的第二个职能是要具有很强的路由算法能力，确保讯息可靠高效地通过各种网络拓扑(星状，网状等等)从源节点(如果现有，可以通过成百上千路由节点)发送到目标节点。确保通讯的实时性要求。
ZigBee联盟是由众多技术供应商和开发商组成的独立标准组织。也是目前世界是最大的，基于IEEE802.15.4平台的网络软件协议栈标准提供联盟;
该组织从ZIGBEE2004，ZIGBEE2006，ZIGBEE2007，不断发展，目前提供的的两个网络栈是:ZigBee和ZigBeePRO。从使用角度看，ZigBee堆栈很适合一般包含十到几百个节点的小型网络。而ZigBeePRO是ZigBee的超集，它增加了一些功能，可对网络进行扩展并更好地应对来自其他技术的无线干扰，而且可以适应更大型的网络和具有更加可靠的路由通讯算法和无线通讯可靠性;无线传感器网络构架第三部分应用软件，这部分包括各种根据用户现有开发的软件代码，这些代码目前大部分是采用C语言来进行开发，可以之间以接口和API方式，调用软件协议栈的功能;在多种无线传感器网络技术中，我们认为采用802.15.4国际标准和ZIGBEE技术，作为我们设计无线传感器系统的起步，有如下优点:
1)兼容一个全球化的可靠的国际标准;
2)可以通过TI，Freescale这样的大型芯片供应商.获得稳定的无线收发芯片和无线单片机来源，也可以获得免费的ZIGBEE协议栈和相关源代码，降低开放门槛;
3)能够采用KEIL和IAR这样的高性能软件编译调试环境，可以大大加快开放速度，缩短上市周期;
2、开始无线传感器网络系统设计准备些什么?
首先，我们现需要进行一些知识准备，对无线传感器网络需要的技术和知识，进行准备，虽然可能我们已经熟悉单片机和相关软件开发技术，但是无线收发器和无线SoC(无线单片机)还是有独特的地方，而且IEEE802.15.4和ZIGBEE协议栈等，也是具有一定难度的知识领域;好在目前在无线传感器网络和无线单片机方面，已经有大量的技术书籍可供参考，图四是一些无线传感器相关技术书籍，对入门无线传感器网络可能开卷有益;
其次，我们仍然需要一套容易使用的无线传感器网络(WSN)开发系统，这是因为:
1)我们需要一套完整的软件编译开发平台，包括IAR和KEIL的编译调试环境，在线仿真器等必要的开发工具;
2)我们进入无线传感器系统设计的难度重心，是尽快掌握无线传感器网络协议栈软件使用，同时尽快进入相关应用软件开发，所以我们需要一套已经完成高频测试的无线节点，网关，路由器和无线模块来进行硬件评估和运行我们的嵌入式应用软件和协议栈软件;
3)我们需要相关温度，压力，加速度，光线，湿度等传感器接口到这个系统，方便我们系统设计;
4)我们在进入一个陌生的技术领域时，往往会有很多的困难，我们需要相应的技术支持和知识支持;
目前，很多国内企业，都已经推出了各种无线传感器网络开发工具，图五是国内企业成都无线龙通讯科技公司的一种最新的，支持美国德州仪器TICC2520无线收发器和TIZIGBEE2007/PRO协议栈的无线传感器网络(WSN)开发系统的新产品，包括在线仿真器，PCGUI网络监视控制软件，相关源代码无线传感器网络示范代码包装等，是快速进入无线传感器网络系统设计的可选择国产工具之一;
3、设计无线传感器系统具体过程
当我们完成了上述的知识准备和相关开发工具准备后，我们就可以开始一个无线传感器设计过程了，下面，我们以一个家庭节能无线传感器网络系统为实例，看看一个无线传感器网络的实际过程;家庭节能系统框图如图六所示:
二、无线传感在校园网建设中有哪些应用设计?
无线传感技术在校园网建设中有着广泛的应用，如环境监测、人员定位、设备管理等。以下是一些应用设计：
-环境监测：通过无线传感器网络（WSN）对校园内的空气质量、温度、湿度等进行监测，实现对环境的实时监控和管理。
-人员定位：通过无线传感器网络（WSN）对校园内的人员进行定位，实现对人员的实时监控和管理。
“类脑”无线网络可处理数千微芯片数据，为下一代可植入和可穿戴传感器奠定基础
无线通信网络能处理数千微芯片数据。图片来源：布朗大学官网
科技日报记者?张梦然
美国布朗大学研究团队在最新一期《自然·电子学》上描述了一种无线通信网络。它可有效地传输、接收和解码来自数千个微电子芯片的数据。
研究团队试图模仿大脑神秘且高效的工作方式。对传感器网络的新设计，使得芯片可植入体内或集成到可穿戴设备中。每个亚毫米大小的硅传感器都可模仿大脑中神经元通过电活动尖峰进行通信。传感器将特定事件检测为尖峰，然后使用无线电波实时无线传输该数据，从而节省能源和带宽。
团队在计算机上设计和模拟了复杂的电子设备，并通过多次制造迭代来创建传感器。该研究引入了一种称为“神经颗粒”的新型神经接口系统。该系统使用微型无线传感器的协调网络来记录和刺激大脑活动。
研究人员展示了该系统的效率及其扩展性。他们在实验室中使用78个传感器测试了该系统，发现即使传感器在不同时间传输，也能以很少的错误收集和发送数据。他们还展示了使用大约8000个假设植入的传感器解码从灵长类动物大脑中收集的数据。
研究人员表示，医学界对微型设备的需求日益增长，这些设备既要高效、不引人注目，又要能作为大型整体的一部分来运行，以绘制整个感兴趣区域的生理活动图。而今这项研究标志着大规模无线传感器技术向前迈出了重要一步，为下一代可植入和可穿戴生物医学传感器奠定了基础。
总编辑圈点
大脑是人们迄今所知的最有效率的“机器”。它能以一种非常“稀疏”的方式工作。神经元不会一直放电，它们压缩数据并稀疏地触发，效率高的惊人。研究人员此次就在新开发的无线通信方法中模仿了这种工作方式。传感器不会一直发送数据，它们只是根据需要以短电脉冲的形式发送相关数据，并且它们能够独立于其他传感器发送数据，而无需与中央接收器协调。该方法将节省大量能源，并避免中央接收器中充斥着意义不大的数据。
（来源：科技日报）
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