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问:简述水下无线传感器网络的概念?

答:    数目众多的传感器节点随机分布于监测区域周遭环境,通过协同工作和自组织无线通信方式构成无线传感器网络(WSN,wireless sensor network),节点所采集的兴趣数据逐跳路由至汇聚节点,以实现对客观物理世界的感知和控制。WSN在水域监测、国防军事、气象预报、智能家居、建筑物状态监控、空间探索、医疗卫生、城市交通等诸多领域有着广阔的应用前景,它的出现被视作信息感知、采集和管理的一场革命,美国《Business Week》将其列为“21世纪最重要的21项技术”之一,目前WSN及相关技术已列入我国中长期发展规划中的重点发展方向。由于WSN往往缺乏持续、稳定的能量补给,其首要设计目标一般是通过高效使用能量来最大化网络生命期,从而期望能采集到更多兴趣数据,同时更大限度地实现网络效用。在环境监测等应用中网络覆盖度通常也作为衡量网络性能的关键指标。     地球表面约71%被各类水体(河流、沼泽、湖泊、海洋等)覆盖,当今陆地资源日趋枯竭,而各类水体能提供未来人类生存所需的食品、原料和生活发展空间,将成为人类可持续发展的物质基础。我国人口众多,人均土地资源匮乏,然而却是一个水体资源大国,拥有27万平方千米内陆水域和近300万平方千米的主张管辖海域,各类水体内蕴藏着极为丰富的资源,因此必须高度重视开发和保护水体资源。我国已逐步重视水体资源的保护和利用,比如针对国情制定了《国家“十一五”海洋科学和技术发展规划纲要》,党的十八大也提出了可持续地利用各类水体资源的战略部署。水下环境较为恶劣,人类无法在水域中便捷、大规模地开展资源监测和开发活动,依靠技术手段来探访水体资源这一方式已被达成普遍共识,如何利用各项技术来合理监测和发掘水下资源已经成为各国科学技术界的关注热点。水下网络的概念最早源于1993年美国提出的自主海洋采样网(AOSN),并于1998年开展了海网Seaweb的实验,随着水下网络研究和应用的迅猛发展,尤其是近年来硬件技术的发展使得传感器节点已具备水下作业和感知各类矿物资源、化学元素的能力,适合水下环境的传感器节点可协同组网并以声通信方式形成水下无线传感器网络(UWSN,underwater wireless sensor network)。水声传感器网络可被广泛应用于污染监控、水文信息采集、军事入侵监测等众多水下场景,未来势必能在水体监测和开发中发挥出重要作用。