1.传感器技术简介
国家标准GB7665一87对传感器的定义是:“能感受规定的被测量并按照一定的规律
转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”.传感器更通俗的说法
是换能器、变换器,是人的五官功能的扩展和延伸,能够将各种外界信号变换成可以直
接测量的信号.
传感器节点主要由传感器单元、处理器单元、通信单元和电源单元组成.传感器单元由传感器和模数转换器组成.前者用于目标探测,可根据任务要求采用声、震动、电磁、红外、光电和微型雷达等不同的无源和有源探测手段.例如,声传感器主要用于探侧具有特殊声信号的目标;震动探测器用于探测作战车辆或部队转移时造成的地面振动;由磁操测器阵神余属目标,如武器或车辆的运动:红外探测器主要探测具有红外特征的.
目标;光电探测器用于目标成像;雷达用于目标探测、跟踪与识别.模数转换器将传感器生成的模拟信号转换成数字信号后传输到处理器单元.处理器单元由CPU.存储器、嵌入式操作系统和数据库系统组成.新开发的处理器大都采用IPv6协议,具有一定的现场信息处理能力..通信单元负责将传感器节点同网络连接起来,交换信息.电源单元通常采用太阳能电池或五号电池一类的电源,为网络提供能量.此外,部分节点还包括一些辅助性装置,如为实现自定位和协同定位,为节点安装定位系统;为提高机动性,为节点安装运动装置.
按照不同的标准,传感器有下面几种主要的分类方法.根据被测物理量分类,有速度传感器、位移传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器等.按工作原理分类,有应变式、电压式、电容式、涡流式、差动变压器式等传感器.按能量的传递方式分类,有有源的和无源的传感器.按传感器输出信号分类,有模拟传感器和数字传感器.目前模拟传感器种类远远超过数字传感器.数字传感器直接输出数字量,不需使用A/D转换器,就可与计算机联机,可以提高系统的可靠性和精确度,具有抗干扰能力强,适宜远足巨离祛输等伏占.早梅威器分屏卞向之一.
传感网是指“随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点,proe有限元分析通过自组织的方式构成的无线网络”.现在谈到的传感网,一般指的是无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Network)传感网实际上由传感器节点和短距离传输模块共同构成.无线传感器网络是由大量无人值守的、具有通信与计算能力的微小型节点构成的自主探测系统.在战场上,人员、地面目标、空中目标甚至瞬时性目标(火炮、狙击火力)都可以成为其侦察对象.
传感网是美军网络中心战体系网络结构的三大组成部分之一,它由一定数量的传感器节点通过某种有线或无线通信协议连接而成,具有低成本、低功耗、多功能等特点,可在传感器、感知对象和观察者这三个基本要素之间进行有效的通信、感知、采集、处理并发布感知信息.美陆军目标部队的未来作战系统(FCS,Future Combat System)将主要依靠无人值守的传感网来获取态势感知信息.最近,美军针对网络中心战的需求,又新开发了“灵巧传感器网络”,以便在战场上布设大量传感器以收集和转发信息,并对
相关的原始数据进行过滤,再把重要的信息传送到各数据融合中心,从而将大量信息集成为一幅战场全景图分发给作战人员,提高其战场态势感知能力.此外,美军开发的“智能尘埃”技术使传感器更加微型化.
在国际上,传感网的研究曾在20世纪末、21世纪初达到一个高潮,之后出现过一个短暂的平缓期,而最近几年又重新受到重视.随着美国“智慧地球”计划的提出,传感网已成为各国综合国力较量的重要因素.美国将传感网技术列为“在经济繁荣和国防安全两方面至关重要的技术”.加拿大、英国、德国、芬兰、意大利、日本和韩国等加入传感网的研究,欧盟也将传感网技术作为优先发展的重点领域之一.国际上比较有代表性和影响力的传感网研发项目包括遥控战场传感器系统(REMBASS,Remote BattlefieldSensor System)、网络中心战及灵巧传感器网络、智慧尘埃、SensIT,SeaWeb,行为习性监控项目、英国国家网格等.
传感器的主要特性包括其静态特性和动态特性两种.传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随时间变化或变化非常缓慢时,所表现出来的输出响应特性,称静态响应特性.通常用来描述静态特性的指标有:测量范围、精度、灵敏度、稳定性、非线性度、重复性、灵敏闽和分辨力、迟滞等.传感器的动态特性是指传感器对于随时间变化的输入量的响应特性.只要输入量是时间的函数,则其输出量必将是时间的函数.研究动态特性的标准输入形式有三种:正弦、阶跃和线性,而经常使用的是前两种.
