浅谈无线传感器网络应用于深空探测的一些关键

　　关键词:深空探测　无线传感器网络　动态功率(DPM)　动态电压调度(DVA)

    论文摘要:本文首先介绍无线传感器网络的基本概念，对无线传感器网络应用于深空探测所必须解决的一些关键技术做出较详细的分析，并从理论上给出了能量问题的解决方案。

　　0概述

    无线传感器网络是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域，它综合了传感器技术、嵌人式计算技术、现代网络及无线技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作实时监测感知和采集各种或监测对象的信息，这些信息盈过无线方式被发送，并以自组织多跳的网络方式传送到处理终端，从而实现世界、计算世界以及人类三元世界的连通. MEMS支持下的微小传感器技术和节点间的无线通信能力为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景，在深空探测方面，无线传感器网络有着得天独厚的技术优势。借助于航天器布撒的无线传感器网络节点实现对星球表明长时间的监测，应该是一种可行的方案。NASA的JPL ( JetPropulsion  Laboratory)实验室研制的SensorWebs' 就是为将来的火星探测进行技术准备的，已在佛罗里达宇航中心周围的环境监测项目中进行测试和完善。本文首先介绍无线传感器网络的基本概念，然后对无线传感器网络应用于深空探测所必须解决的一些关键技术做出较详细的分析，并从理论上给出了能量问题的解决方案。

　　1无线传感器网络的基本概念

    图1所示为一个典型的传感器网络的系统结构，包括分布式传感器节点(群)、接收发送器、无线网络和远程控制管理中心等。其中，传感器网络节点的基本组成包括如下4个基本单元:传感单元(由传感器和模数转换功能模块组成)、处理单元(包括CPU，存储器、嵌入式操作系统等)、通信单元(由无线通信模块组成)以及电源。此外，可以选择的其他功能单元包括:定位系统、移动系统以及电源自供电系统等。在传感器网络中，节点可以通过飞机布撒或人工布置等方式，大量部署在被感知对象内部或者附近。这些节点通过自组织方式构成无线网络，以协作的方式实时感知、采集和处理网络覆盖区域中的信息，并通过多跳网络将数据经由Sink节点(接收发送器)链路将整个区域内的信息传送到远程控制管理中心。反之，远程管理中心也可以对网络节点进行实时控制和操纵。

    传感器网络节点为一个微型化的嵌人式系统，构成了无线传感器网络的基础层支持平台。目前国内外已经出现了许多种网络节点的设计，它们在实现原理上是相似的，只是分别采用了不同的微处理器或者不同的通信或协议方式，比如采用自定义协议、802. 11协议、ZigBee协议、蓝牙协议以及UWB通信方式等。典型的节点包括Berkeley  Motes，Sensoria  Wins，Berkeley  Pico-nodes， MIT uAMPs，SmartMesh Dust mote，InteliMote以及Intel Xscale nodes,  ICTCAS/HKUST的BUDS等。

　　2无线传感器网络应用于深空探测的一些关键技术

　　2.1物理层

    物理层的研究主要涉及无线传感器网络采用的传输媒体、频段选择以及调制方式。目前，采用的传输媒体主要有:无线电、红外线、光波等。