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传感器的论文
导读：下面就对传感器在军事上的应用做一些简单的介绍：，具体从航空航天、主战坦克、舰船、地面战场警戒系统、军用机器人、军事化学器材等方面，传感器在航空方面有四种用途，美国航天飞机上使用的传感器约有100多种4000多个，所需的传感器也相应迅速增长，发展高质量、高水平的传感器，如压力、压差、绝压、温度、热流、耗量、燃气浓度、介质成分、密度、湿度、应变、摩擦，目前每架军用飞机需20多种力学量的传感器，检测
下面就对传感器在军事上的应用做一些简单的介绍：
具体从航空航天、主战坦克、舰船、地面战场警戒系统、军用机器人、军事化学器材等方面说明传感器在军事国防建设中的应用情况。
?在航空航天方面的应用 传感器在航空方面有四种用途。即：提供航器工作信息，起诊断作用；判断各分系统间工作的协调性，验证设计方案；提供全系统自检所需信息，给指挥员下决心提供依据；提供各分系统、整机内部检测参数，验证设计的正确性。美国航天飞机上使用的传感器约有100 多种4000 多个。俄罗斯大型运载火箭、载人飞船迅速发展，所需的传感器也相应迅速增长。发展高质量、高水平的传感器，其品种多样，如压力、压差、绝压、温度、热流、耗量、燃气浓度、介质成分、密度、湿度、应变、摩擦、电场、磁场、生物电势等传感器。欧洲航天局的阿里安娜火箭在试验阶段需测量参数常规的达到1000 个，低温参数大600个。在军用航空中，各国都强调空中优势与防御。目前每架军用飞机需20多种力学量的传感器，对操纵杆拉力、起落着陆冲击力、发动机的推动力、救生装置弹射力、进气管压力场分布及动态中各种压力、振动、加速度、角加速度、位移等参量的测量，还要对过载和燃油密度及飞行员呼吸的流量等参数的测量，检测机舱内含氧量、舱内烟雾报警、机载火控系统的设计、隐型用传感器等。
?传感器在主战坦克中的应用 坦克的电子化是衡量坦克先进性的一个重要标志，其传感器主要装备在： 1）发动机系统中使用的有绝压、速度、流量、温度、氧分压等传感器，用来检测、控制发动机，从而使坦克达到加速快，控制自如，以最少能耗保证最大的动力。 2）火力系统中使用的有倾斜、药温及环境温度、压力、风向、风速传感器等，以保证火力系统的自动瞄准目标，并根据火炮及外界环境条件及时修正。 3）故障诊断系统主要需要温度、压力、压差、转速、扭矩等传感器，对战车整体进行故障诊断。 4）红外传感器则是主战坦克中热成像仪的关键部件，保证全天候下的作战能力。
?传感器在舰船上的应用
现代舰艇装备的传感器群中包括压力、位置、速度、温度、扭矩、流量、偏航速率等。每万吨级使用温度传感器150多个，压力传感器150多个。吨位越大，用量越多。在猎雷和灭雷武器技术装备中使用声、磁、光电传感器。另外为了解自然环境对系统性能的影响需要配备检测自然环境的各种传感器。以声纳为重点的舰艇传感器是保障武器实施有效攻击的先决条件之一。因此由压电材料制成的声纳在舰艇上也是不可缺少的。
?地面战场警戒系统的应用
该系统能及时准确检测、定位、分类识别和实时报告所有入侵人员和武器装备、车辆的活动情况。如美国的REMBASS系统由三个分系统组成：传感器分系统、传输分系统（转发器）和监测分系统（监测仪）。该系统采用了地震声、红外、磁、压力、应变等传感器采集信息。
?军用机器人中的应用
在未来的战场上，机器人将会代替士兵去做许多比较困难的工作。它可以在沙漠和丛林中行走，可以穿越战线到敌后进行侦察、布雷及运送物资的工作。机器人能够在人难以忍受的环境中，或在危险的情况下去执行任务。
?在军事化学器材方面的应用
一些国家为了应付可能使用化学武器，准备了大量的防毒面具、防护服、防护帐帐篷。同时也准备了大量的化学侦察器材。如美国已有了微型毒剂报警器、微型芥子气报警器、XM21型遥感式毒剂报警器等。
再接着，我们就传感器应用到军事上做一些说明。
(1)、可快速部署。由于传感器网络节点单个体积较小，通过飞机或炮弹就能直接将传感器节点播撒到敌方阵地内部，或者是敌我双方的公共隔离带，在部署之后节点之间可以快速进行无线网络链接，在获基站所下任务命令后，迅速收集战场信息，并及时将所得作战信息反馈给指挥中心。 （2)、可自组织性。传感器网络是由大量的随机分机的节点组成的，即使一部分传感器节点被敌方破坏，剩下的节点依然能够自组织地形成网络。而这一点是独立的卫星和地面雷达侦察系统所不能比拟的。传感器网络还可以借助个别具有移动能力的节点对网络拓朴结构进行调整，达到有效消除探测区域内盲点和阴影的效果。 (3) 强隐蔽性。传感器网络节点体积微小，可悄无声息地发送到敌人内部，于无声息处收集战场信息。“智能尘埃”是上世纪90
年代末由美国国防部提供资金、加州大学伯克利分校实施的一项课题，其中所做的传感器节点已达到沙粒级别，但是它却包含了从信息收集、信息处理到信息发送所必需的全部部件。未来的智 能微尘甚至可以悬浮在空中几个小时，搜集、处理和发射信息，它能够仅靠电池工作多年。智能微尘的远程传感器芯片能够跟踪敌人的军事行动，可以把大量智能微尘装在宣传品、子弹或炮弹中，在目标地点撒落下去，形成严密的监视网络，敌国的军事力量和人员、物资的流动自然一清二楚。无线传感器网络在军事领域中的应用情况 1) 战场侦察与监视。 在敌方阵地附近、道路、桥梁、港口等关键地区部署各种类型的传感器，了解敌方动向，以及武器装备的部署情况。分布式传感器在军事领域的应用已有几十年的历史。在20 世纪60年代的越南战争期间，美军就使用了当时被称为“热带树”的无人值守传感器网络来对付北越的“胡志明小道”。所谓“热带树”实际上是一个震动传感器和声传感器组成的系统，它由飞机投放，落地后插入泥土中，仅露出伪装成树枝的无线电天线。当人员、车辆等目标在其附近行进时，“热带树”便探测到目标产生的震动和声信息，并立即将信息数据通过无线电通信发送给指挥中心。指挥管理中心对信息数据进行处理后，得到行进人员、车辆等目标的地点位置、规模和行进方向等信息，然后进行指挥决策。“热带树”越战中的成功应用，促使许多国家战后纷纷研制和装备各种无从值守的地面传感器系统(Unattended Ground Sensors,UGS)。美军的远程战场监视传感器系统(Remotely Mnitorored BattlefieldSensors System,REMBASS)项目已经为UGS 的成功使用进行了验证。REMBASS 使用了远距离监视传感器，由人工放置在敌人可能经过的道路。这些传感器可以对敌人的活动两句引起的信号做出响应，记录下诸如地面震动、声音、红外和磁场变化等物理量。REMBASS可以在本地节点处理传感器获取的数据，以直接或通过无线中继设备把探测、分类的信息传输到传感器监视设备。传感器监视设备对收到的信息进行解调、解码、显示和记录，提供敌方活动的完整时间记录。此外用于战场侦察监视的还有美军C4KISR计划中的Smart Sensor Web、灵巧传感器网络通信、战场环境侦察与监视系统等项目；用于对付狙击手的枪声定位系统；用于探测低空飞行器的DSN 系统；用于对电磁信号进行侦察与干扰的“狼群”系统等。
2) 、战场态势感知。
现代战争被人们喻为“感知者的胜利”，在新的军事竞争背景下，掌控“透明战场”既是军事信息技术发展的必然结果，也是当今各军包含总结汇报、行业论文、自然科学、经管营销、外语学习、出国留学、高中教育、计划方案、农林牧渔、党团工作以及传感器的论文等内容。本文共4页
相关内容搜索越南战争期间美国使用的落叶剂
南战争期间美国使用的落叶剂，因其容器的标志条纹为橙色，故名橙剂”(Agent
Orange)。美国共向越南喷洒了7200万升橙剂”，造成了大量人员伤亡和环境污染。橙剂由孟山都、陶氏化学和杜邦化学公司等生产。在喷洒橙剂的地方，约有5万儿童生下来就是吓人的畸形儿”。
1984年，经过漫长而艰辛的诉讼，孟山都、陶氏化学等橙剂制造商向一个美军老兵基金会支付了1.8亿美元，以补偿他们受到的橙剂的伤害。但是这些公司拒绝认罪，对遭受橙剂毒害的越南人，则一个字儿也不付。
美军越战“橙剂”受害人悲惨生活
&&&&橙剂是一种高效除草剂，因其容器的标志条纹为橙色，故名“橙剂”。在1961年至1971年的越战期间，驻越美军曾向越南农村的非军事区喷洒大量“橙剂”，防止北越共产党游击队通过“胡志明小道”向越南南方渗透。越战后，“橙剂后遗症”逐渐显现。在越南南方山区，人们经常会发现一些缺胳膊少腿儿或浑身溃烂的畸形儿，还有很多白痴儿童，这些人就是“橙剂”的直接受害者。
&&&&/来自中华网社区
&&&&越南河内，一名天生畸形的越南橙剂受害儿童。
&当地时间2000&年3月5日，越南河内，一名畸形的越南橙剂受害儿童。&
&&&&越南广信省，越南农民Tran
Van Tram的三个儿子不能直立行走，只能手脚并用在地上爬。&
&&&&越南河内，一名越南母亲与自己严重畸形的孩子在一起。&
&&&&越南西贡，一名母亲抱着自己畸形的儿子。&
&&&&当地时间日，越南老挝边境，一名女孩因接触到橙剂污染的食物和水而双目失明。&
&&&&越南河内，一名受橙剂影响眼部畸形的女性。越南共有超过百万的越战美军橙剂遗毒受害者，他们遭受着不同程度的先天畸形和出生缺陷的折磨。&
&&&&越南河内，患有先天畸形的越南橙剂受害儿童。&
&&&&&&越南河内，一名畸形的越南橙剂受害儿童。&
&&&&越南河内，一名越南母亲必须用咀嚼好的食物喂自己的孩子。&
&&&&越南西贡，越南橙剂受害儿童接受治疗学习走路。
&&&&越南河内，LE
THI NHAN是越南50万橙剂受害儿童中的一名。
&&&&当地时间日，越南河内，一名残疾的橙剂受害儿童坐在轮椅上。
&&&&越南西贡，橙剂受害儿童接受帮助他们走路的治疗。
&&&&越南西贡，一名父亲和自己畸形的儿子。
&&&&当地时间日，越南老挝边境，一名女孩因接触到橙剂污染的食物和水而双目失明。
&&&&越南河内，一名越南母亲必须用咀嚼好的食物喂自己的孩子。
&&&&越南胡志明市，存放在战争博物馆里的畸形儿标本。
&&&&越南河内，一名越南橙剂受害儿童在放假肢。
&&&&越南河内，一名越南母亲必须用咀嚼好的食物喂自己的孩子。&
&&&&越南河内，一名母亲抱着自己带有出生缺陷的孩子。
&&&&当地时间日，越南老挝边境，孩子们走在田间。
&&&&越南河内，越战老兵NGUYEN
HUIE THANH忍受着多种病痛的折磨。
&&&&越南河内，雨季降水丰富，可以帮助越南将有毒物质冲到海里。
&&&&==============================================
&&&&天杀的孟山都的新一代橙剂----除草剂（转基因配套用的），早以被中国农民在田间喷洒，中国人民你愿意自己的后代也变成畸形吗？？？
&&&&看了以上图片，&我们还能再用除草剂吗,
还能不反对转基因吗?
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无线传感器网络
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Wireless Sensor Network
无线传感器网络（Wireless Sensor Network）
　　(Micro-Electro-Mechanism System, MEMS)、(System on Chip, SoC)、无线通信和低功耗的飞速发展，孕育出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)，并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点，通过无线通信方式形成的一个 。
　　 　　传感器网络实现了数据的采集、处理和传输三种功能。它与和共同构成的三大。 　　无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由大量的静止或移动的以和的方式构成的，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络所有者的。 　　无线传感器网络所具有的众多类型的，可探测包括、、、、、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。潜在的应用领域可以归纳为:、航空、防爆、、、、保健、家居、工业、商业等领域。
　　认为，传感器网络的发展历程分为以下三个阶段：传感器→→无线传感器网络（大量微型、低成本、低功耗的传感器节点组成的多跳无线网络） 　　第一阶段:最早可以追溯至越战时期使用的传统的传感器系统。当年美越双方在密林覆盖的“胡志明小道”进行了一场血腥较量，“胡志明小道”是胡志明部队向南方游击队输送物资的秘密通道，美军对其进行了狂轰滥炸，但效果不大。后来，美军投放了2万多个“热带树”传感器。“热带树”实际上是由震动和声响传感器组成的系统，它由飞机投放，落地后插入泥土中，只露出伪装成树枝的无线电天线，因而被称为“热带树”。只要对方车队经过，传感器探测出目标产生的震动和声响信息，自动发送到指挥中心，美机立即展开追杀，总共炸毁或炸坏4.6万辆卡车。 　　 第二阶段:二十世纪80年代至90年代之间。主要是美军研制的分布式传感器网络系统、海军协同交战能力系统、远程战场传感器系统等。这种现代微型化的传感器具备感知能力、计算能力和通信能力。 因此在1999年，将传感器网络列为21世纪最具影响的21项技术之一 。 　　第三阶段:21世纪开始至今，也就是之后。这个阶段的传感器网络技术特点在于网络传输自组织、节点设计低功耗。除了应用于反恐活动以外，在其它领域更是获得了很好的应用，所以2002年美国国家重点实验室－－橡树岭实验室提出了“网络就是传感器”的论断。 　　由于无线传感网在国际上被认为是继之后的第二大网络，2003年美国《技术评论》杂志评出对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术，传感器网络被列为第一 。 　　在现代意义上的无线传感网研究及其应用方面，我国与发达国家几乎同步启动，它已经成为我国信息领域位居世界前列的少数方向之一。在2006年我国发布的《国家中长期科学与技术发展规划纲要》中，为信息技术确定了三个前沿方向，其中有两项就与传感器网络直接相关，这就是智能感知和自组网技术。当然，传感器网络的发展也是符合计算设备的演化规律。
　　为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，可能达到成千上万，甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义：一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内，如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测，需要部署大量的传感器节点；另一方面，传感器节点部署很密集，在面积较小的空间内，密集部署了大量的传感器。 　　传感器网络的大规模性具有如下优点：通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比；通过大量的采集信息能够提高监测的精确度，降低对单个节点传感器的精度要求；大量节点的存在，使得系统具有很强的；大量节点能够增大覆盖的监测区域，减少洞穴或者盲区。
　　在传感器网络应用中，通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方，传感器节点的位置不能预先精确设定，节点之间的相互邻居关系预先也不知道，如通过飞机播撒大量传感器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有的能力，能够自动进行和，通过拓扑控制机制和自动形成转发监测数据的 系统。 　　在传感器网络使用过程中，部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失效，也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中，这样在传感器网络中的节点个数就动态地增加或减少，从而使网络的随之动态地变化。传感器网络的自组织性要能够适应这种的变化。
　　传感器网络的可能因为下列因素而改变：①环境因素或电能耗尽造成的传感器节点故障或失效；②环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化，甚至时断时通；③传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性；④新节点的加入。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化，具有动态的系统可重构性。
　　特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域，节点可能工作在露天环境中，遭受日晒、风吹、雨淋，甚至遭到人或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署，如通过飞机撒播或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固，不易损坏，适应各种恶劣环境条件。 　　由于监测区域环境的限制以及传感器节点数目巨大，不可能人工“照顾”每个传感器节点，网络的维护十分困难甚至不可维护。传感器网络的通信保密性和安全性也十分重要，要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息。因此，传感器网络的软硬件必须具有和容错性。
以数据为中心
　　互联网是先有计算机，然后再互联成为网络，终端系统可以脱离网络独立存在。在互联网中，网络设备用网络中惟一的标识，资源定位和信息传输依赖于终端、路由器、服务器等网络设备的IP地址。如果想访问互联网中的资源，首先要知道存放资源的服务器IP地址。可以说现有的互联网是一个以地址为中心的网络。 　　传感器网络是任务型的网络，脱离传感器网络谈论传感器节点没有任何意义。传感器网络中的节点采用节点编号标识，节点编号是否需要全网惟一取决于网络通信协议的设计。由于传感器节点随机部署，构成的传感器网络与节点编号之间的关系是完全动态的，表现为节点编号与节点位置没有必然联系。用户使用传感器网络查询事件时，直接将所关心的事件通告给网络，而不是通告给某个确定编号的节点。网络在获得指定事件的信息后汇报给用户。这种以数据本身作为查询或传输线索的思想更接近于自然语言交流的习惯。所以通常说传感器网络是一个以数据为中心的网络。 　　例如，在应用于目标跟踪的传感器网络中，跟踪目标可能出现在任何地方，对目标感兴趣的用户只关心目标出现的位置和时间，并不关心哪个节点监测到目标。事实上，在目标移动的过程中，必然是由不同的节点提供目标的位置消息。
　　传感器网络用来感知客观物理世界，获取物理世界的信息量。客观世界的物理量多种多样，不可穷尽。不同的传感器网络应用关心不同的物理量，因此对传感器的应用系统也有多种多样的要求。 无线传感器网络 　　不同的应用对传感器网络的要求不同，其硬件平台、软件系统和必然会有很大差别。所以传感器网络不能像因特网一样，有统一的平台。对于不同的传感器网络应用虽然存在一些共性问题，但在开发传感器网络应用中，更关心传感器网络的差异。只有让系统更贴近应用，才能做出最高效的目标系统。针对每一个具体应用来研究传感器网络技术，这是传感器网络设计不同于传统网络的显著特征。 　　无线传感网络有着许多不同的应用。在工业界和商业界中，它用于监测数据，而如果使用有线传感器，则成本较高且实现起来困难。无线传感器可以长期放置在荒芜的地区，用于监测环境变量，而不需要将他们重新充电再放回去。 　　无线传感网络的应用包括视频监视，交通监视，航空交通控制，学,汽车，家居健康监测和。在中一个典型的应用就是（Sensor Web，或SW）。传感器网络可以用来监视有效利用电力，如日本的例子。
　　传感器网络系统通常包括传感器节点EndDevice、汇聚节点Router和管理节点Coordinator。 　　大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。 　　传感器节点 　　处理能力、存储能力和通信能力相对较弱，通过小容量电池供电。从网络功能上看，每个传感器节点除了进行本地信息收集和数据处理外，还要对其他节点转发来的数据进行存储、管理和融合，并与其他节点协作完成一些特定任务。 　　汇聚节点 　　汇聚节点的处理能力、存储能力和通信能力相对较强，它是连接传感器网络与Internet 等外部网络的网关，实现两种协议间的转换，同时向传感器节点发布来自管理节点的监测任务，并把WSN收集到的数据转发到外部网络上。汇聚节点既可以是一个具有增强功能的传感器节点，有足够的能量供给和更多的、Flash和SRAM中的所有信息传输到计算机中，通过汇编软件，可很方便地把获取的信息转换成汇编文件格式，从而分析出传感节点所存储的程序代码、路由协议及密钥等机密信息，同时还可以修改程序代码，并加载到传感节点中。 　　管理节点 　　管理节点用于动态地管理整个无线传感器网络。传感器网络的所有者通过管理节点访问无线传感器网络的资源。 　　无线传感器测距 　　在无线传感器网络中，常用的测量节点间距离的方法主要有TOA（Time of Arrival），TDOA（Time Dif ference of Arrival）、超声波、RSSI（Received Sig nalStrength Indicator）和TOF（Time of Light）等
　　很显然，现有的传感节点具有很大的安全漏洞，攻击者通过此漏洞，可方便地获取传感节点中的机密信息、修改传感节点中的程序代码，如使得传感节点具有多个身份ID，从而以多个身份在传感器网络中进行通信，另外，攻击还可以通过获取存储在传感节点中的密钥、代码等信息进行，从而伪造或伪装成合法节点加入到传感网络中。一旦控制了传感器网络中的一部分节点后，攻击者就可以发动很多种攻击，如监听传感器网络中传输的信息，向传感器网络中发布假的路由信息或传送假的传感信息、进行拒绝服务攻击等。 　　对策：由于传感节点容易被物理操纵是传感器网络不可回避的安全问题，必须通过其它的技术方案来提高传感器网络的安全性能。如在通信前进行节点与节点的身份认证;设计新的密钥协商方案，使得即使有一小部分节点被操纵后，攻击者也不能或很难从获取的节点信息推导出其它节点的密钥信息等。另外，还可以通过对传感节点软件的合法性进行认证等措施来提高节点本身的安全性能。 　　根据无线传播和网络部署特点，攻击者很容易通过节点间的传输而获得敏感或者私有的信息，如：在使用WSN监控室内温度和灯光的场景中，部署在室外的无线接收器可以获取室内传感器发送过来的温度和灯光信息;同样攻击者通过监听室内和室外节点间信息的传输，也可以获知室内信息，从而非法获取出房屋主人的生活习惯等私密信息。
　　对策：对传输信息加密可以解决窃听问题，但需要一个灵活、强健的密钥交换和管理方案，密钥管理方案必须容易部署而且适合传感节点资源有限的特点，另外，密钥管理方案还必须保证当部分节点被操纵后（这样，攻击者就可以获取存储在这个节点中的生成会话密钥的信息），不会破坏整个网络的安全性。由于传感节点的内存资源有限，使得在传感器网络中实现大多数节点间端到端安全不切实际。然而在传感器网络中可以实现跳-跳之间的信息的加密，这样传感节点只要与邻居节点共享密钥就可以了。在这种情况下，即使攻击者捕获了一个通信节点，也只是影响相邻节点间的安全。但当攻击者通过操纵节点发送虚假路由消息，就会影响整个网络的路由拓扑。解决这种问题的办法是具有鲁棒性的路由协议，另外一种方法是多路径路由，通过多个路径传输部分信息，并在目的地进行重组。 　　传感器网络是用于收集信息作为主要目的的，攻击者可以通过窃听、加入伪造的非法节点等方式获取这些敏感信息，如果攻击者知道怎样从多路信息中获取有限信息的相关算法，那么攻击者就可以通过大量获取的信息导出有效信息。一般传感器中的私有性问题，并不是通过传感器网络去获取不大可能收集到的信息，而是攻击者通过远程监听WSN，从而获得大量的信息，并根据特定算法分析出其中的私有性问题。因此攻击者并不需要物理接触传感节点，是一种低风险、匿名的获得私有信息方式。远程监听还可以使单个攻击者同时获取多个节点的传输的信息。 　　对策：保证网络中的传感信息只有可信实体才可以访问是保证私有性问题的最好方法，这可通过数据加密和访问控制来实现;另外一种方法是限制网络所发送信息的粒度，因为信息越详细，越有可能泄露私有性，比如，一个簇节点可以通过对从相邻节点接收到的大量信息进行汇集处理，并只传送处理结果，从而达到数据匿名化。 　　拒绝服务攻击（DoS） 　　攻击主要用于破坏网络的可用性，减少、降低执行网络或系统执行某一期望功能能力的任何事件。如试图中断、颠覆或毁坏传感网络，另外还包括硬件失败、软件bug、资源耗尽、环境条件等[4]。这里我们主要考虑协议和设计层面的漏洞。确定一个错误或一系列错误是否是有意DOS攻击造成的，是很困难的，特别是在大规模的网络中，因为此时传感网络本身就具有比较高的单个节点失效率。 　　DoS攻击可以发生在物理层，如信道阻塞，这可能包括在网络中恶意干扰网络中协议的传送或者物理损害传感节点。攻击者还可以发起快速消耗传感节点能量的攻击，比如，向目标节点连续发送大量无用信息，目标节点就会消耗能量处理这些信息，并把这些信息传送给其它节点。如果攻击者捕获了传感节点，那么他还可以伪造或伪装成合法节点发起这些DOS攻击，比如，它可以产生循环路由，从而耗尽这个循环中节点的能量。防御DOS攻击的方法没有一个固定的方法，它随着攻击者攻击方法的不同而不同。一些跳频和扩频技术可以用来减轻网络堵塞问题。恰当的认证可以防止在网络中插入无用信息，然而，这些协议必须十分有效，否则它也会被用来当作DOS攻击的手段。比如，使用基于非对称密码机制的数字签名可以用来进行信息认证，但是创建和验证签名是一个计算速度慢、能量消耗大的计算，攻击者可以在网络中引入大量的这种信息，就会有效地实施DoS攻击。
　　WSN协议栈多采用五层协议：、、、、。与以太网协议栈的五层协议相对应。另外，协议栈还应包括能量管理器、拓扑管理器和任务管理器。这些管理器使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作，在节点移动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。各层协议和管理器的功能如下：
　　·提供简单但健壮的信号调制和无线收发技术； 　　·负责数据成帧、帧检测、媒体访问和； 　　·主要负责路由生成与； 　　·负责数据流的传输控制，是保证通信服务质量的重要部分； 　　·包括一系列基于监测任务的应用层软件； 　　·能量管理器管理传感器节点如何使用能源，在各个协议层都需要考虑节省能量； 　　·移动管理器检测并注册传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使得传感器节点能够动态跟踪其邻居的位置； 　　·任务管理器在一个给定的区域内平衡和调度监测任务。 　　经过十几年发展，已出现了大量的WSN协议，如MAC层的S-MAC、T-MAC、BMAC、XMAC、ContikiMAC等，路由层的AODV、LEACH、DYMO、HiLOW、GPSR等。不过这些均属于私有的协议，均针对特定的应用场景进行优化，适用范围较窄，由于缺乏标准，推广十分困难，对产业化十分不利。面对这种情况，国际标准化组织参与到无线传感器网络的标准制定中来，希望通过共同努力，制定出适用于多行业的、低功耗的、短距离无线自组网协议。 　　WSN相关的标准有： 　　①, 属于物理层和MAC层标准，由于IEEE组织在无线领域的影响力，以及TI, ST, Ember, Freescale, NXP等著名芯片厂商的推动，已成为WSN的事实标准。 　　②, 该标准在IEEE 802.15.4之上，重点制定网络层、安全层、应用层的标准规范，先后推出了Zigbee 2004, Zigbee 2006, Zigbee 2007/ Zigbee PRO等版本。此外，Zigbee联盟还制定了针对具体行业应用的规范，如智能家居、智能电网、消费类电子等领域，旨在实现统一的标准，使得不同厂家生产的设备相互之间能够通信。值得说明的是，Zigbee在新版本的智能电网标准SEP 2.0已经采用新的基于IPv6的6Lowpan规范，随着智能电网的建设，Zigbee将逐渐被IPv6/6Lowpan标准所取代。与zigbee类似的标准还有z-wave、ANT、Enocean等，相互之间不兼容，不利于产业化的发展。 　　③, 国际自动化协会ISA下属的工业无线委员会ISA100发起的工业无线标准。 　　④, 国际上几个著名的工业控制厂商共同发起的，致力于将HART仪表无线化的工业无线标准。 　　⑤, 中国科学院沈阳自动化所参与制定的工业无线国际标准。 　　此外，互联网标准化组织IETF也看到了无线传感器网络(或者物联网)的广泛应用前景，也加入到相应的标准化制定中。以前许多标准化组织认为IP技术过于复杂，不适合低功耗、资源受限的WSN，因此都是采用非IP技术。在实际应用中，如Zigbee需要接入互联网时需要复杂的应用层网关，也不能实现端到端的数据传输和控制。IETF和许多研究者发现了存在的这些问题，尤其是Cisco的工程师基于开源的uIP协议实现了轻量级的IPv6协议，证明了IPv6不仅可以运行在低功耗资源受限的设备上，而且，比zigbee更加简单，彻底改变了大家的偏见，之后基于IPv6的无线传感器网络技术得到了迅速发展。 IETF已经完成了核心的标准规范，包括IPv6数据报文和帧头压缩规范 6Lowpan
、 面向低功耗、低速率、链路动态变化的无线网络路由协议 RPL
、以及面向无线传感器网络应用的应用层标准CoAP
，相关的标准规范已经发布
。IETF已组织成立了IPSO联盟，推动该标准的应用，并发布了一些列白皮书。 IPv6/6Lowpan已经成为许多其它标准的核心，包括智能电网 zigbee SEP2.0、工业控制标准ISA100.11a、有源RFID ISO（DASH） 等。IPv6/6Lowpan具有诸多优势： 可以运行在多种介质上，如低功耗无线、电力线载波、WiFi和以太网，有利于实现统一通信；IPv6可以实现端到端的通信，无需网关，降低成本；6Lowpan中采用RPL路由协议，路由器可以休眠，也可以采用电池供电，应用范围广，而Zigbee技术路由器不能休眠，应用领域受到限制。6Lowpan已经有了大量开源软件实现，最著名的是Contiki
、TinyOS系统，已经实现完整的协议栈，全部开源，完全免费，已经在许多产品中得到应用。IPv6/6Lowpan协议将随着无线传感器网络以及物联网的广泛应用，很可能成为该领域的事实标准。
　　由于WSN使用无线通信，其不像有线网络一样可以做到私密可控。所以在设计传感器网络时，更要充分考虑信息安全问题。手机等，利用(Public Key Infrastructure, PKI)机制，基本满足了电信等行业对信息安全的需求。同样，亦可使用PKI来满足WSN在信息安全方面的需求。
　　(1) 数据机密性 　　数据机密性是重要的网络安全需求，要求所有敏感信息在和传输过程中都要保证其机密性，不得向任何非授权用户泄露信息的内容。 　　(2) 　　有了机密性保证，攻击者可能无法获取信息的真实内容，但接收者并不能保证其收到的数据是正确的，因为恶意的中间节点可以截获、篡改和干扰信息的传输过程。通过鉴别，可以确保数据传输过程中没有任何改变。 　　(3) 数据新鲜性 　　数据新鲜性问题是强调每次接收的数据都是发送方最新发送的数据，以此杜绝接收重复的信息。保证数据新鲜性的主要目的是防止重放(Replay)攻击。 　　(4) 可用性 　　可用性要求传感器网络能够随时按预先设定的工作方式向系统的合法用户提供信息访问服务，但攻击者可以通过伪造和信号干扰等方式使传感器网络处于部分或全部瘫痪状态，破坏系统的可用性，如拒绝服务(Denial of Service, DoS)攻击。 　　(5)鲁棒性 　　无线传感器网络具有很强的动态性和不确定性，包括网络拓扑的变化、节点的消失或加入、面临各种威胁等，因此，无线传感器网络对各种安全攻击应具有较强的适应性，即使某次攻击行为得逞，该性能也能保障其影响最小化。 　　(6) 　　要求能够对访问无线传感器网络的用户身份进行确认，确保其合法性
　　由于技术等方面的制约，WSN的大规模商用还有待时日。但随着微处理器体积的缩小和性能的提升，已经有中小规模的WSN在工业市场上开始投入商用。其应用主要集中在以下领域：
　　随着人们对于环境问题的关注程度越来越高，需要采集的环境数据也越来越多，无线传感器网络的出现为随机性的研究数据获取提供了便利，并且还可以避免传统方式给环境带来的侵入式破坏。比如，研究实验室研究人员曾经将32个小型传感器连进互联网，以读出缅因州&大鸭岛&上的气候，用来评价一种海燕巢的条件。无线传感器网络还可以跟踪候鸟和昆虫的迁移，研究环境变化对农作物的影响，监测海洋、大气和土壤的成分等。此外，它也可以应用在精细农业中，来监测农作物中的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等。
　　的科学家使用无线传感器创建了一个智能医疗房间，使用微尘来测量居住者的重要征兆(血压、脉搏和呼吸)、睡觉姿势以及每天24小时的活动状况。英特尔也推出了基于WSN的家庭护理技术。该技术是做为探讨应对老龄化社会的技术项目Center for Aging Services Technologies(CAST)的一个环节开发的。该系统通过在鞋、家具以家用电器等家中道具和设备中嵌入，帮助老龄人士、患者以及残障人士的家庭生活。利用无线通信将各传感器联网可高效传递必要的信息从而方便接受护理。而且还可以减轻护理人员的负担。英特尔主管预防性健康保险研究的董事Eric Dishman称，&在开发家庭用护理技术方面，无线传感器网络是非常有前途的领域&。
　　由于无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，包括 侦察敌情、监控兵力、装备和物资，判断生物化学攻击等多方面用途。美国国防部远景计划研究局已投资几千万美元，帮助大学进行&智能尘埃&传感器技术的研发。哈伯研究公司总裁阿尔门丁格预测：智能尘埃式传感器及有关的技术销售将从2004年的1000万美元增加到2010年的几十亿美元。
　　DARPA支持的Sensor IT项目探索如何将WSN技术应用于军事领域，实现所谓“超视距”战场监测。UCB的教授主持的Sensor Web是Sensor IT的一个子项目．原理性地验证了应用WSN进行战场目标跟踪的技术可行性，翼下携带WSN的无人机(UAV)飞到目标区域后抛下节点，最终随机布撤落在被监测区域，利用安装在节点上的地震波传感器可以探测到外部日标，如坦克、装甲车等，并根据信号的强弱估算距离，综合多个节点的观测数据，最终定位目标，并绘制出其移动的轨迹。虽然该演示系统在精度等方面还远达不到装备部队用于实战的要求，这种战场侦察模式尚未应用于实战，但随着美国国防部将其武器系统研制的主要技术目标从精确制导转向目标感知与定位，相信WSN提供的这种新颖的战场侦察模式会受到军方的关注。
　　WSN还被应用于一些危险的工业环境如井矿、核电厂等，工作人员可以通过它来实施安全监测。也可以用在交通领域作为的有力工具。此外和还可以在工业自动化生产线等诸多领域，英特尔正在对工厂中的一个进行测试，该网络由40台机器上的210个传感器组成，这样组成的将可以大大改善工厂的运作条件。它可以大幅降低检查设备的成本，同时由于可以提前发现问题，因此将能够缩短停机时间，提高效率，并延长设备的使用时间。尽管无线仍处于初步应用阶段，但已经展示出了非凡的应用价值，相信随着相关技术的发展和推进，一定会得到更大的应用。
　　无线通信技术 　　能量收集技术 　　传感器技术 　　嵌入式操作系统技术 　　低功耗技术 　　 的路由协议 　　数据融合和数据管理技术 　　信息安全技术
　　无线传感器网络的嵌入式网关硬件设计
1 拓扑维护基础
　　无线传感器网络拓扑控制由两部分组成，即拓扑构建和拓扑维护。一旦建立起最初的网络优化拓扑，网络开始执行它所指定的任务。由于网络任务所包含的每一个行为如感测、数据处理和传输等都需要消耗能量，因此随着时间的推移，当前的网络拓扑不再处于最优运行状态，因此需要对其进行维护使其重新保持最优或接近最优状态。
拓扑维护定义 　　无线传感器网络的拓扑控制可以看作一个重复的过程，如图1 所示。首先，对所有无线传感器网络都有一个拓扑初始化阶段。在该阶段，每个节点用其最大发射功率发射来建立初始拓扑。在初始化阶段后，通过运行不同的算法或协议来对初始拓扑进行优化，并最终构建一个优化拓扑，该阶段称之为拓扑构建。一旦拓扑构建阶段建立起优化网络拓扑，拓扑维护阶段必须开始工作。 　　 　　在拓扑维护阶段，实时监测当前拓扑状态，并在适当的时候触发拓扑恢复或重构过程。从图1 中可见，在网络的生命周期内，拓扑维护周期运行，直到网络死亡。目前，对拓扑维护进行定义的文献很少，文献[8]对拓扑维护进行了简单定义，指出“拓扑维护是指当网络当前工作的拓扑结构不是最优化的拓扑结构时，及时通过修复、切换或重构新的网络拓扑，使网络达到预先设定的性质，延长网络的生命期”. 　　该定义没有指出拓扑维护运行的时间、所采取的维护方式，特别是定义中提到使拓扑达到或接近最优以及达到预先设定的性质，却没有指出是哪个具体阶段的最优或性质，因为随着网络的运行，网络的最优状态和性质也在发生变化。所以，本文对拓扑维护进行了比较严谨的定义，即拓扑维护是一个周期性的过程，在每个周期中它由不同的触发标准(如时间，能量，节点故障等)触发，通过尽可能多地轮换节点角色或重新运行拓扑构建过程或调用专用维护算法来修复或重构网络拓扑，均衡网络能量消耗，使新的拓扑成为当前最优或接近当前最优状态，并最终延长网络的生命周期。 　　1.2
设计目标 　　拓扑维护和其它传感器网络技术一样，其主要目的是延长网络的生命周期。此外，传感器网络被构建用来实现某些任务，如执行传感和传输传感数据，因此一个或多个服务质量目标如保持传感覆盖以及保持网络连通等也通常被考虑。 　　而且，无线传感器网络的应用不同则导致其底层网络的拓扑维护设计目标不同或目标优先次序不同。以下介绍拓扑维护主要考虑的设计目标。 　　(1) 网络生命周期 　　(2) 覆盖和连通 　　(3) 安全和故障容忍 　　(4) 能量效率和收敛时间 　　(5) 能量均衡和可扩展性
2 拓扑维护模型
　　目前，并没有文献对拓扑维护模型进行描述。为了更好的理解拓扑维护的运行过程及其特点，本文设计了一个通用的拓扑维护模型，如图2 所示。从图中可见，拓扑维护是一个周期的过程，每个周期中从网络的当前拓扑开始，经过拓扑维护过程生成一个优化的拓扑，周期运行，直到网络死亡。 　　 　　从上图可见，每个拓扑维护周期，经由触发器和决策器。 　　其中触发器主要根据设计的触发标准如时间、能量或节点故障等来触发拓扑维护过程。决策器用来选择拓扑维护策略。 　　模型描述： 　　(1) 触发器 　　(2) 决策器
3 拓扑维护研究现状
　　目前专门的拓扑维护技术研究还比较少，但相关研究结果表明优化的拓扑维护能有效地节省能量并延长网络生命周期，同时保持网络的基本属性覆盖或连通。本节中，根据拓扑维护决策器所选维护策略将现有的拓扑维护技术分为基于角色轮换、基于拓扑重构和混合的拓扑维护。 　　3.1
基于角色轮换的拓扑维护 　　3.2
基于拓扑重构的拓扑维护 　　3.3
混合的拓扑维护}