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2020-12-29 10:31:07 百科

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无线感测器和执行器网路(WSAN,Wireless Sensor and Actor Network)是无线感测器网路(WSN,Wireless Sensor Networks)的一种衍生。它们之间的区别,从字面上就能清晰看出,WSAN比WSN多了一个字母A,这是因为WSAN中除了有感测器Sensor,还有执行器Actor。

传统的WSN只能对外部环境进行简单的感知(由感测器节点实现),不能对感知的结果做出实时自主的决策,无法满足一些套用中大规模智慧型管理的需求。随着自动控制技术的发展,人们需要WSN能够在无人看守的环境中,对外部环境中发生的事件自动做出决策并进行自主的控制,成为一种具有智慧型控制功能的网路系统。WSAN通过在原有WSN系统中引入执行器节点,同时具备感知和控制的能力。WSAN正在成长为下一代WSN。

无线感测器反应网路(Wireless Sensor and Actor Network,WSAN)WSAN通过散布在空间各区域的感测器节点(Sensor)监测、感知和採集监测对象的信息,并以自组多跳的方式传送到反应节点(Actor)。

基本介绍

  • 中文名:无线感测器反应网路
  • 外文名:Wireless Sensor and Actor Network
  • 定义:详见正文
  • 特点:能够改变自然环境和物理世界

定义

WSAN由一组感测器节点、执行器节点和控制中心组成,如下图所示。
wsan
图58WSAN组成
  1. 感测器节点
感测器节点用于从环境中收集信息,执行器节点用于改变环境行为(例如温度、气
压等)。感测器和执行器节点通过无线网路进行连线。感测器节点感知并报告环境
状态信息;
  1. 执行器节点
执行器节点根据收集的监测信息做出决策并执行相关的操作。执行器通常具备在无
人值守环境中进行自主工作的能力,在没有直接干预的情况下能完成特定的任务,
只需要控制中心(可能为远程接入)传送基本的、最少的指令。从而实现Sensor节点、外部环境、Actor节点间实时动态的互动。
  1. 控制中心
控制中心通过与感测器节点和执行器节点的通信完成整个网路的监控和管理。
WSAN可以广泛套用于军事、智慧型家居、消防安全、空间探索等多个领域。例如:
当WSAN套用于智慧型家居时,感测器可以监测室内的温度、湿度、灯光强度等环境状态值,然后由执行器根据用户习惯或设定做出智慧型调节,从而动态地改变室内环境。
当WSAN套用于消防安全系统,感测器在监测到烟雾和温度数据异常时,执行器(通常是喷淋设备,更高端的可能是机器人等)会执行相应的喷淋灭火任务,并将信息报告给控制中心。
1、Actor节点根据收集的监测信息做出决策并执行相关的操作。
2、无线感测器/执行器网路(wireless sensor/actuator networks,WSAN)
3、WSAN通常由一组感测器节点和执行器节点构成。感测器节点用于从环境中採集信息,而执行器节点用于改变环境行为【1】。
4、无线感测器与执行器网路结构虽然无线感测器网路已经在许多套用领域(如环境监控、卫生保健)进行了部署,但是越来越多的套用要求执行器与感测器结合使用,这种情况通常发生在当网路系统需要通过执行器(也称为反应器)与物理系统或环境进行互动时。从工程的角度来看,执行器是一种转换器,它能够接受信号并将其转化为一种物理行为。执行器的典型实例是机器人、电机和人类。传统的感测器与执行器网路在其内部使用有线通信,针对这些网路的研究已经比较成熟。小型、智慧型、低能量、低成本无线感知和执行设备的出现,有望大大扩展有线感测器执行器网路的当前套用範围。无线感测器与执行器网路(WSAN)正在成长为下一代WSN。

WSAN概述

在WSAN中,感测节点和反应节点被部署在需要监测的环境中,如下所示。感测节点负责从环境中收集数据,而反应节点根据从感测节点接收到的数据执行相应的操作。Sink一般远离被监测环境,负责监控整个网路,并与任务管理节点进行通信,必要时与感测/反应节点进行通信。
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当反应节点的接收器接收到数字数据后,将数据交给处理器进行处理。之后,数字数据被送到决策装置,在那里,节点做出决策,并生成操作命令。然后,这种数字操作命令被DAC转化为模拟信号并通过激励装置将模拟信号转换为一种操作。
从WSN衍生而来的WSAN既有感测节点与反应节点通信,又有反应节点与反应节点通信。
WSAN追求的一个主要目标就是减少检测和反应之间的通信延迟,要求反应节点对感测节点的输入快速做出反应。反应节点的部署应该考虑网路的连通性和作用範围的平衡,一般部署比较稀疏,只需保证至少有一个反应节点能够对环境中每一点做出反应,但在要求多个反应节点对指定事件做出反应时,其应该部署足够密集,便于相互协调,同时对一个区域做出反应。
为了提供高效的检测和反应,在感测节点和反应节点中分散式的局部协调机制是必要的,如感测节点与感测节点协调、感测节点与反应节点协调、反应节点与反应节点协调。
WSAN与WSN主要区别:WSAN能够改变自然环境和物理世界,而WSN不能。
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