传感器网络与物联网的发展现状_学术报告_脱密后(2)51

电力高压线高尔夫球场葡萄园道路交通智能停车场物流系统列车铁轨高速公路系统韩国济州岛智能渔场北京大兴区菊花基地克尔斯博公司浙江温州的奶牛牧场沈阳玫瑰园（2）军事应用2003年联合国维和部队进入伊拉克，综合使用了间谍卫星和微型感应的传感器网络，对伊拉克的空气、水和土壤进行连续不断的监测，以确定伊拉克有无违反国际公约的核武器和生化武器。外军应用情况枪声定位反恐装备最近美军装备的枪声定位系统，用于打击恐怖分子和战场上的狙击手。部署在道路或街道两侧的声响传感器，检测轻武器射击时产生的枪口爆炸波，以及子弹飞行时产生的震动冲击波，通过传感器网络传送给附近的计算机，计算出射手的坐标位置。F-22猛禽战斗机美国空军F-22猛禽战斗机，现在在机体外侧也安装了传感器网络，能够提前发现敌机，通过与机载火控系统相结合，可以在没有任何事先征兆的情况下，超视距发射空空导弹将敌机摧毁。宽（英尺）长（英尺）美军“沙地直线”项目2002年美军在俄亥俄州大规模试验了“沙地直线”项目系统，也就是地面战场无线传感器网络，能够检测出入侵的高金属含量目标。图中示例红色的连线和箭头表示无线通信的传输路线。美军未来战斗系统的战场警戒示意图传感器节点通行车辆目标毁伤效果评估微型传感器命中的坦克远程火炮指挥所密封形封装罩节点封装示例（一）特点：表面光滑可以滚动自动调整姿态位置万向节固定架设计节点封装示例（二）锥形罩特点：底基重量大自正位“悬垂钟摆”式电路板飞机抛撒二、物联网与感知中国(一)物联网的定义与核心技术(二)物联网发展历史(三)国外物联网的成功应用案例(四)中国物联网（一）物联网的定义与核心技术感知中国是2009年我国最重要的国家战略之一，物联网成为当前讨论的最热门话题。物联网被列为国家五大新兴产业之一，是继计算机、互联网与移动通信之后的第三次世界信息产业浪潮。传感器作为物联网采集信息的终端工具，体现了物联网人和物之间相融互动的精髓。物联网的技术背景物联网定义“物联网”（InternetofThings）是指将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。目的是让所有物品与网络连接在一起，方便识别和管理。智慧地球奥巴马在就任美国总统之后,曾与美国工商业领袖举行了一次圆桌会议,期间IBM的首席执行官彭明盛首次提出了“智慧地球”的概念。奥巴马对此给予积极回应:“经济刺激资金将会投入到无线传感网络等新兴技术中去,毫无疑问,这将是美国在21世纪保持和夺回竞争优势的方式。”这一构想正上升为美国的国家战略。“智慧地球”就是将传感器嵌入到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,并且被普遍连接,形成“物联网”,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合,并通过计算机群对网络内的人员、机器、设备和基础设施进行实时管理。强调实体基础设施即“物联网”与虚拟基础设施即“互联网”的融合，是一种技术集成。人类能以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然之间的关系。是一种理念，一个趋势，代表了人们心中的愿景，也代表了技术应用的发展趋势。智慧地球的内涵物联网核心技术物联网核心技术包括射频识别(RFID)装置、WSN网络、红外感应器、全球定位系统、Internet与移动网络、网络服务及相关行业应用软件等。物联网传感器网络从应用层面阐述从技术层面阐述工信部副部长奚国华表示，传感网和物联网是两个名字一个概念，为方便交流宣传，传感网是官方用名，物联网可作为小名使用。()（二）物联网发展历史物联网发展历史（一）1999年MITAuto-IDCenter提出物联网概念，即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。2004年日本总务省提出u-Japan构想，希望在2010年将日本建设成一个“Anytime，Anywhere，Anything，Anyone”都可以上网的环境。同年，韩国政府制定了u-Korea战略，韩国信通部发布的《数字时代的人本主义：IT839战略》以具体呼应u-Korea。物联网发展历史（二）2005年11月在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入式技术将得到广泛应用。2008年11月IBM提出“智慧地球”的概念，即“互联网+物联网=智慧地球”，以此作为经济振兴战略。如果在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，不仅仅能够在短期内有力地刺激经济、促进就业，而且能够在短时间内打造一个成熟的智慧基础设施平台。物联网发展历史（三）2009年6月欧盟委员会提出针对物联网的行动方案，明确表示在技术层面给予大量资金支持，在政府管理层面提出与现有法规相适应的网络监管方案。2009年8月温总理考察无锡传感网产业。目前，经国家标准化管理委员会批准，全国信息技术标准化技术委员会组建了传感器网络标准工作组，聚集了中国科学院、中国移动通信集团公司等国内传感网的主要技术研究和应用单位。（三）国外物联网的成功应用案例物联网应用案例－电力电网物联网应用案例－智能电表物联网应用案例实时城市管理与整合公共服务物联网应用案例－物流供应链物联网应用案例－公交卡手机物联网技术必将对军事领域产生极大影响，显著提高战场态势感知能力，满足“知己知彼”的要求。物联网最初的应用就是在军事领域。上世纪60年代为了应对前苏联的水下威胁，美国和加拿大建立了水下声音监测系统，用于探测对方的入侵目标，这是物联网早期的典型应用。物联网的军事应用（四）中国物联网总理无锡行，提出“感知中国”2009年８月７日，温家宝总理在江苏无锡调研时，提出把传感网中心设在无锡、辐射全国的想法。中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心，是国内目前研究物联网的核心单位。2009年11月3日上午，温总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话。温总理强调指出：在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术。在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展。尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。2009年无锡传感网中心的传感器产品成功应用在上海浦东国际机场和上海世博会，首批价值1500万元的传感安全防护设备由10万个微小的传感器组成，散布在墙头墙角墙面和周围道路。传感器能根据声音、图像和震动频率等信息进行分析，判断出爬上墙的究竟是人还是其它动物。物联网的国内应用举例从去年9月中旬开始，“物联网”概念股成为市场炒作的一个热点，以远望谷、新大陆等为代表的个股纷纷出现连续涨停的剽悍走势。（）关注中国物联网为积极参与“感知中国”及物联网建设，扩大高校在物联网研究领域的优势，去年9月全国高校首家物联网研究院在南京邮电大学正式成立。一些大学也及时调整科研机构和专业设置，成立物联网与传感网研究院、物联网学院，采取系列举措推进物联网建设：设立物联网专项科研项目，鼓励教师积极参与物联网建设的研究，在校园内建设物联网示范区等。物联网在高校根据教育部网站本月9日发出的通知，我国拟针对互联网、传感网、物联网、低碳经济、环保技术等国家决定大力发展的重要战略性新兴产业，在高校本科教育阶段设立相关专业。我国这一重大举措是为了加大战略性新兴产业人才的培养力度，支持和鼓励有条件的高等学校从本科教育入手，积极培养这些产业相关专业的人才，并对转入战略性新兴产业相关专业学生给予政策上的支持。物联网在高校三、课题组研究的进展（一）传感器自组网技术理论（二）实际传感网研制（一）传感器自组网技术理论提出无锚点传感器网络架构提出一种无锚点的传感器网络新型架构，即在没有已知坐标位置的情况下，考虑如何部署和确定节点的空间位置。核心思想是提出了无锚点定位的新概念，设计虚拟的相对坐标系统。以此为依据，在2007年度申报国家自然科学基金项目获批准。下面两幅图形是前期部分实验的结果，一些研究结果成功应用在某战场精确采集系统的工程研制方面。-50050-50-40-30-20-1001020304050PositionComparisonOriginalPositionEstimatedPosition部分理论研究结果提出并证明了以下两条定理：（1）传感器网络定位算法计算产生的节点位置的线性变换形式服从χ2分布。（2）传感器网络节点的连接度服从泊松分布律。出版专著《无线传感器网络的领域应用与设计技术》(作者：崔逊学,赵湛,王成)，最近由国防工业出版社出版发行。书籍的特点在于以具体应用领域为背景，介绍传感器网络在国家政府和科技部门重点关注的领域应用和技术设计，避免与通用技术泛泛介绍的书籍相重复。编写的教材《无线传感器网络简明教程》，由清华大学出版社出版发行。这本书的特色在于适合本科生教学，侧重基本概念和基础技术的介绍。先后获1项国家专利、受理5项国家专利，获得军队科技进步奖2项。基于三圆交集原理设计了目标跟踪定位算法，修正了跟踪系统评价指标的平均误差与均方根误差的传统度量方法，提高了人员和车辆的定位精度。传感器网络目标跟踪模型A2A1bcS1A6A5A3aS3S2XZYZ:1Y:1X:1tt6t5t4t3t2t1Z:0Y:0X:0A4S1S6S4S7S5S3S2565'4'432'21'1移动节点目标跟踪系统的设计这是目标跟踪定位系统的示意图。机动目标穿越传感器网络部署的区域时，会触发传感器节点计算出目标的位置。（二）实际传感网研制谢谢！欢迎提问！