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無線感測器和執行器網路(WSAN,Wireless Sensor and Actor Network)是無線感測器網路(WSN,Wireless Sensor Networks)的一種衍生。它們之間的區別,從字面上就能清晰看出,WSAN比WSN多了一個字母A,這是因為WSAN中除了有感測器Sensor,還有執行器Actor。

傳統的WSN只能對外部環境進行簡單的感知(由感測器節點實現),不能對感知的結果做出實時自主的決策,無法滿足一些套用中大規模智慧型管理的需求。隨著自動控制技術的發展,人們需要WSN能夠在無人看守的環境中,對外部環境中發生的事件自動做出決策並進行自主的控制,成為一種具有智慧型控制功能的網路系統。WSAN通過在原有WSN系統中引入執行器節點,同時具備感知和控制的能力。WSAN正在成長為下一代WSN。

無線感測器反應網路(Wireless Sensor and Actor Network,WSAN)WSAN通過散布在空間各區域的感測器節點(Sensor)監測、感知和採集監測對象的信息,並以自組多跳的方式傳送到反應節點(Actor)。

基本介紹

  • 中文名:無線感測器反應網路
  • 外文名:Wireless Sensor and Actor Network
  • 定義:詳見正文
  • 特點:能夠改變自然環境和物理世界
定義,WSAN概述,

定義

WSAN由一組感測器節點、執行器節點和控制中心組成,如下圖所示。
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圖58WSAN組成
  1. 感測器節點
感測器節點用於從環境中收集信息,執行器節點用於改變環境行為(例如溫度、氣
壓等)。感測器和執行器節點通過無線網路進行連線。感測器節點感知並報告環境
狀態信息;
  1. 執行器節點
執行器節點根據收集的監測信息做出決策並執行相關的操作。執行器通常具備在無
人值守環境中進行自主工作的能力,在沒有直接干預的情況下能完成特定的任務,
只需要控制中心(可能為遠程接入)傳送基本的、最少的指令。從而實現Sensor節點、外部環境、Actor節點間實時動態的互動。
  1. 控制中心
控制中心通過與感測器節點和執行器節點的通信完成整個網路的監控和管理。
WSAN可以廣泛套用于軍事、智慧型家居、消防安全、空間探索等多個領域。例如:
當WSAN套用於智慧型家居時,感測器可以監測室內的溫度、濕度、燈光強度等環境狀態值,然後由執行器根據用戶習慣或設定做出智慧型調節,從而動態地改變室內環境。
當WSAN套用於消防安全系統,感測器在監測到煙霧和溫度數據異常時,執行器(通常是噴淋設備,更高端的可能是機器人等)會執行相應的噴淋滅火任務,並將信息報告給控制中心。
1、Actor節點根據收集的監測信息做出決策並執行相關的操作。
2、無線感測器/執行器網路(wireless sensor/actuator networks,WSAN)
3、WSAN通常由一組感測器節點和執行器節點構成。感測器節點用於從環境中採集信息,而執行器節點用於改變環境行為【1】。
4、無線感測器與執行器網路結構雖然無線感測器網路已經在許多套用領域(如環境監控、衛生保健)進行了部署,但是越來越多的套用要求執行器與感測器結合使用,這種情況通常發生在當網路系統需要通過執行器(也稱為反應器)與物理系統或環境進行互動時。從工程的角度來看,執行器是一種轉換器,它能夠接受信號並將其轉化為一種物理行為。執行器的典型實例是機器人、電機和人類。傳統的感測器與執行器網路在其內部使用有線通信,針對這些網路的研究已經比較成熟。小型、智慧型、低能量、低成本無線感知和執行設備的出現,有望大大擴展有線感測器執行器網路的當前套用範圍。無線感測器與執行器網路(WSAN)正在成長為下一代WSN。

WSAN概述

在WSAN中,感測節點和反應節點被部署在需要監測的環境中,如下所示。感測節點負責從環境中收集數據,而反應節點根據從感測節點接收到的數據執行相應的操作。Sink一般遠離被監測環境,負責監控整個網路,並與任務管理節點進行通信,必要時與感測/反應節點進行通信。
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當反應節點的接收器接收到數字數據後,將數據交給處理器進行處理。之後,數字數據被送到決策裝置,在那裡,節點做出決策,並生成操作命令。然後,這種數字操作命令被DAC轉化為模擬信號並通過激勵裝置將模擬信號轉換為一種操作。
從WSN衍生而來的WSAN既有感測節點與反應節點通信,又有反應節點與反應節點通信。
WSAN追求的一個主要目標就是減少檢測和反應之間的通信延遲,要求反應節點對感測節點的輸入快速做出反應。反應節點的部署應該考慮網路的連通性和作用範圍的平衡,一般部署比較稀疏,只需保證至少有一個反應節點能夠對環境中每一點做出反應,但在要求多個反應節點對指定事件做出反應時,其應該部署足夠密集,便於相互協調,同時對一個區域做出反應。
為了提供高效的檢測和反應,在感測節點和反應節點中分散式的局部協調機制是必要的,如感測節點與感測節點協調、感測節點與反應節點協調、反應節點與反應節點協調。
WSAN與WSN主要區別:WSAN能夠改變自然環境和物理世界,而WSN不能。

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