傳感器節(jié)點功能的根本目的是感知、探測與傳感，傳感器節(jié)點和在傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信與組網(wǎng)技術(shù)合起來就構(gòu)成了一個完整的傳感器網(wǎng)絡(luò)。但是針對具體的應(yīng)用來說，還需要有應(yīng)用層的基礎(chǔ)性技術(shù)來支撐傳感器網(wǎng)絡(luò)完成任務(wù)，主要包括時間同步技術(shù)、定位技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、能量管理技術(shù)。
1.時間同步技術(shù)
首先我們要清楚為什么需要時間同步技術(shù)。舉個例子，比如要測試小車的速度，可以設(shè)置2個傳感器在公路上，根據(jù)這2個傳感器的距離與小車經(jīng)過這2個傳感器的時間差可以計算出小車的速度。這個地方距離是固定的，誤差主要體現(xiàn)在時間差，也就是說當(dāng)小車經(jīng)過第一個節(jié)點時第二個節(jié)點應(yīng)該與第一個節(jié)點有相同的時間。除此之外還有許多復(fù)雜的應(yīng)用需要多個傳感器協(xié)調(diào)合作完成?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的時間同步技術(shù)往往希望把時間誤差縮小到極致，但是在傳感器網(wǎng)絡(luò)中由于電能限制很難完成很精確的時間同步技術(shù)，只需要在誤差可接受范圍就行。目前有一類比較成熟的傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步技術(shù)TPSN(Timing-sync Protocol for Sensor Networks),它仍然是采用分層的思想一步一步將時間同步給全網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點。TPSN需要有一個根節(jié)點，這個根節(jié)點可以與外界獲得通信得到外界的精確時間，它可以裝配比如GPS這樣的復(fù)雜硬件以及其他方面更好的配置。根節(jié)點在傳感器網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)著時鐘源的角色，我們將根節(jié)點劃分為第0層。接下來會給一部分節(jié)點設(shè)置為第1層，另一部分設(shè)置為第2層，然后還可以劃分第3或第4層，具體情況具體劃分。這樣TPSN將整個網(wǎng)絡(luò)劃分為層次結(jié)構(gòu)。我們稱劃分層次為層次發(fā)現(xiàn)階段，網(wǎng)絡(luò)部署后根節(jié)點會廣播級別發(fā)現(xiàn)分組包，級別發(fā)現(xiàn)分組包含發(fā)送節(jié)點的ID和級別，ID是每個節(jié)點的一個標(biāo)識。根節(jié)點的鄰居節(jié)點收到發(fā)現(xiàn)分組包后將自己的級別設(shè)置為數(shù)據(jù)包里的級別加1，這樣就建立了第1級。第1級的節(jié)點繼續(xù)廣播新的發(fā)現(xiàn)分組包給它的鄰居節(jié)點，注意這個地方一旦節(jié)點確定級別后就會忽略任何其它級別的發(fā)現(xiàn)分組。接下來是第二階段稱為同步階段，現(xiàn)在根節(jié)點就開始廣播時間同步分組。第1級節(jié)點收到同步分組包后各自分別等待一段隨機時間，這段時間節(jié)點會與根節(jié)點交換同步消息以達到和根節(jié)點的同步。第二級節(jié)點偵聽到第1級節(jié)點的交換消息后，等待一段時間也就是讓第1級節(jié)點完成時間同步后，便開始和第1級節(jié)點進行消息交換完成同步。最后每個節(jié)點與層次結(jié)構(gòu)中最靠近的上一級節(jié)點完成同步從而實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)的同步?？次淖挚赡芸吹糜悬c暈，下面是我畫的一個時間同步圖。當(dāng)然這些知識都是課本上的理論知識，不知道實際的開發(fā)或應(yīng)用是什么樣子的，也不知道實際通信會出現(xiàn)哪些問題。
為了提高時間精度，TPSN協(xié)議會在MAC層消息發(fā)送出去前才給同步消息加上時間字段。TPSN協(xié)議的同步誤差與跳數(shù)成距離成正比，很明顯每一級節(jié)點與下一級節(jié)點之間存在一個時間誤差，下一級節(jié)點與更下一級節(jié)點之間又會存在一個誤差。TPSN協(xié)議實現(xiàn)全網(wǎng)范圍內(nèi)節(jié)點的時間同步，不過這樣是一個短時間的同步，因為傳感器網(wǎng)絡(luò)受環(huán)境因素影響會動態(tài)變化，所以如果需要長時間同步的話可以周期性的廣播。我感覺從中可以看到傳感器網(wǎng)絡(luò)中很常見的兩個思想，一個是分離，將所有節(jié)點進行分層或分區(qū)域;還有一個是周期性。
2.定位技術(shù)
傳感器節(jié)點的定位重要性不言而喻，當(dāng)傳感器檢測到信息時大部分是希望這個信息發(fā)生在什么地方。先來看2個概念，傳感器節(jié)點可分為錨點和未知節(jié)點，錨點有時也稱為信標(biāo)節(jié)點，它在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中所占的比例很小，可以配置GPS定位來獲得自身的精確位置。錨點是其他未知節(jié)點實現(xiàn)定位的參考點;第二個概念是我們一直說鄰居節(jié)點，它指的是傳感器節(jié)點通信半徑范圍以內(nèi)的所有其他節(jié)點。在無線局域網(wǎng)定位中是以AP作為已知坐標(biāo)的參考點，移動終端接收來自AP的探測信息并根據(jù)這個信號的強度推測出距離。而且還要清楚傳感器網(wǎng)絡(luò)其實還是很苦逼的，它們所處的環(huán)境具有很多不確定性，而且還要一個最頭疼的問題是電能，因此關(guān)于傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)技術(shù)都要求低功耗、容錯性好能夠自動糾正錯誤、克服外界的干擾因素。在這些基礎(chǔ)上對于定位系統(tǒng)需要考慮的有2點，一點是定位的精確度，一點是良好的刷新速度。傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)主要分為基于測距的定位技術(shù)與無需測距的定位技術(shù)，下面分別進行介紹。