無線網絡技術在動態控制領域的應用研究

摘要:隨著軍事、環境、醫療以及人們生活中日益更新的技術需要，無線網絡技術應運而生。無線網絡組建方便快捷，對獲取和處理信息提供了便捷的途徑。本文主要討論無線網絡技術在動態控制領域中的各種應用。

關鍵詞:無線網絡;網絡動態;信息融合

中圖分類號:TN929.5 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 12-0116-01

一、引言

隨著計算機、自動控制、通信和人工智能等學科的發展，無線網絡技術也被認為二十一世紀影響人類未來生活的重要技術之一。如今在軍事航天、生物環境以及人們的醫療生活中都得到了應用。這一方面取決于無線網絡在動態的環境下可以做到隨機布設、環境自適應、自動組織，另一方面，無線網絡技術的應用使得收集和處理信息更加便捷，目前應用的比較多的是利用無線網絡技術來實現數據共享和遠程的交互操作、數據傳輸，這也是在動態控制領域實現信息共享的一個很理想的方法。

二、無線網絡的特點

現在，無線網絡的結構是多樣的，在不同的環境下會采用不同的拓撲結構，但基本結構都是由一個或者多個基站，和若干節點組成。在有些網絡中，甚至沒有基站，每個節點都是平等的。在這若干節點中，除了個別會兼有基站的部分功能外，其余節點的功能基本一樣。在整個無線網絡中，由各個節點將所收集的有用信息進過處理以后，通過直接或者間接傳遞給基站。然后再由基站最終處理篩選并進行融合，傳遞給數據終端和客戶。換句話說，無線網絡可以簡單地認為是一個兼有廣播信息和收集和整合信息的雙向網絡。具體而言，無線網絡具有以下一些特點:

(一)網絡動態性

這里所謂的動態性，指的是多方面的，網絡中各個節點和基站的移動性，網絡拓撲結構的變化，還有就是，網絡中任何一個節點增減不會對網絡功能造成嚴重影響。這就是無線網絡所具備的自組織和自動修復功能，也是無線網絡在應用過程中最重要的功能。這也決定了無線網絡的特殊應用，但也給無線網絡技術在動態控制領域的控制應用提出了新的方向和課題，這些我們必須去解決，才能在動態控制領域更好地應用無線網絡技術。

(二)靈活性

無線網絡的靈活性在于整個網絡對人力的要求不高，只要保證每個節點在能源充足正常工作，再復雜的環境都可以組建一定規模的無線網絡。不需要人員看守和值班，有些無線節點就是通過飛機拋灑來布置的，比如，現在運用廣泛的無線傳感器網絡。不論在怎樣的物理環境下，只要保證節點的有效性，就可以建立一個網絡，不需要雙絞線或者光纖之類的線路，它們依靠的是共同的路由協議。

(三)信息融合和共享

在最初的無線網絡實現的僅僅是簡單的數據交換和傳遞，而現在運用的更多的是通過無線網絡實現網絡數據的共享和融合。例如，在現代化的反恐戰場上，在進入復雜地形的時候，如何獲得敵方的戰場信息，一方面可以通過拋灑無線傳感器自租網絡，另一方面在近距離的巷戰的情況下，利用無線網絡將節點設置在每個參戰人員身上，通過這些參戰節點獲得的不同信息，來融合敵方戰場信息，再將戰場的全面信息傳遞給每個參戰者，大大提高了戰場取勝的把握。

(四)能耗受限

網絡節點的能耗問題，是無線網絡中的一個很實際的問題。在不同的物理環境下，網絡節點的功耗也會受到影響，一般這些網絡節點都是使用的電池，而電池的壽命是有限的，一旦電池耗盡，節點的壽命也將終結。而且，不同的網絡協議對于節點的功耗也會產生影響，越簡單的協議對功耗要求就越低，越能提高節點的壽命。目前，采用比較多的就是節能MAC協議，基于功率控制機機制的協議和基于射頻芯片能量管理機制協議。功能控制機機制通過調整發射頻率，在保證通信質量的前提下降低發射能量。射頻芯片能量管理機制是通過事先約定的規則，通過監測，將不工作的節點芯片設備“催眠”，以此來降低功耗。

三、無線網絡技術在動態控制領域的廣泛應用

無線網絡技術作為未來社會發展的一個重要手段，無論是在軍事和工業，還是在人們日常生活等領域中都起到了很大的作用。無線網絡的自組織、環境適應、隨機布局等特點都得到了很好的發揮和應用。

(一)軍事領域

在軍事應用中，是與無線網絡的快速部署、自組織、隱蔽性強和高容錯性的功能特點相適應，這也非常適合在軍事上應用。尤其是在對敵方實力和裝備的監控，目標的定位、戰場的評估、戰場的實時監控等方面都起到了很好的效果，從幾次美軍對阿富汗、伊拉克發動的戰爭可以多次見到無線網絡技術在戰場上的淋漓盡致的應用。美軍也通過發布了一些具有高科技含量的戰場裝備，無不顯示了無線網絡技術在軍事應用方面的廣泛性和實用性。

(二)工業領域

無線網絡技術在工業領域成為了又一個熱點技術。尤其是在石油天然氣、水泥制造、煤礦、冶金等領域的生產和安全監控中，無線網絡技術發揮了不可或缺的重要作用。由于全球范圍內的經濟增長，在很大程度上是依靠對能源的需求，尤其是石油天然氣的日益緊迫。能源價格越來越高，這就驅動了要通過創新技術來提高產量，降低生產成本。目前，關于“數字油田”的設想已經成為了現實，這些數字油田都位于野外和淺海，位置分散，缺乏可利用的有線通訊設施，所以無線網絡技術是其成為了可能。水泥行業生產過程中，由于生產工藝負責，需要監控的點比較多，而且水泥生產的環境惡劣、污染嚴重，對監控和安全手段的要求高。因此無線網絡技術就可以代替人力，扮演這個角色。同樣在煤礦的開采過程中，經常發生瓦斯爆炸的事故，一旦發生就會對工作人員的生命構成了嚴重的威脅，這就可以使用無線傳感器節點，實現對井下人員的定位和實時監控。

(三)生態環境領域

人類所面臨的一個重要威脅就是來自大自然，每年因為自然災害給人類造成的損失不計其數。由此，我們可以通過利用無線網絡技術對洪水、火災進行監測和預防。在容易發生山體滑坡、泥石流的地方設置無線網絡節點，提前做好預防，采取相應措施，減少生命財產的損失，甚至可以防止自然災害的發生。

四、結語

本文主要介紹了無線網絡技術的特點功能，以及在各動態控制領域的廣泛應用，尤其是在軍事、工業和生態環境等方面，這些都是現實生活中最常見的應用方式。這也充分說明了無線網絡技術的廣泛性和實用性，也為在其他領域中得到應用提供了一種有效的手段。目前，人們對于無線網絡技術的研究還處在一個新的階段，還存在著許多新的問題亟待解決。