２０１５年第８期 （总第１５２期） 信息通信 ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ＆ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ２Ｏ１５ （Ｓｕｍ．Ｎｏ １５２） 嵌入式智能化传感器的设计及其实现探索 张磊 ，白松培 （１．郑州航空工业管理学院，河南郑州４５００００；２．中铁七局集团电务工程有限公司，河南郑州４５００００） 摘要：传感器技术是当今世界最令人瞩目的高新科技之一，是世界科学技术进一步发展的重要标志。它与计算机技术以 及通讯技术共同构成了世界信息产业的三大支柱性产业。文章一改传统智能传感器由单片机和控制规则进行联合控制 的技术，充分利用嵌入式微处理系统与现代化的人工智能技术，对智能传感器进行了软件设计，并论证了其实现的可能 性。希望对未来传感器的发展提供重要指导。 关键词：嵌入式；智能传感器；软件设计 中图分类号：ＴＰ２１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３．１１３ｌ（２０１５）０８．００８９．０２ 数据处理，其原件结构较之于一般性的ＰＣ机信息处理方式具 有很大的差别，相对简单便捷。在传感器研究中应用微处理单 片机最主要的作用是读入相关输入信号，再经过简单便捷的信 息数据处理输出处理结果，而这一功能的实现主要需要采用以 下三种重要结构：顺序方式、中断方式以及多重选择方式。 嵌入式智能传感器是将嵌入式微处理系统、人工智能技 术以及相应的传感技术等进行科学集成而得到的现代化新型 传感器，具有网络、通信、信息处理以及检测、判断等主要功能， 与传统单片机式传感器相比具有较大的优势。本文从嵌入式 智能传感器的软件设计入手，对其在现代科技支持下的实现 可行性进行了具体分析，希望能够为我国嵌入式智能传感器 的进一步发展提供一定的理论支持。 １．１顺序方式 顺序方式的具体工作原理如图１所示，其主要工作方式 １嵌入式智能化传感器软件设计 随着现代科学技术发展出现的微处理单片控制器可以在 应用中集成大量的硬件设备，为用户带来了极大的方便。在 嵌入式智能化传感器的应用设计中可以仅仅将其当做一个普 通的原件进行使用，在系统中发挥着输入、输出模拟信号和数 值信号的作用Ⅲ。而在传感器的智能化研究中，硬件在整个系 相对简单，主要适宜应用于一些重复性高的场景。微处理单 片机首先对传感器的输出进行读入，经过具体数据处理后输 出相关处理结果，并对内部变量加以更新，全部工作完成后重 复上述过程 ，如图１（Ａ）。但是这种方式本身在特定的循环 周期内不断的循环往复，不仅浪费时间，并且在输入信息没有 发生相应的变化时，会对传感器自身反应速度产生直接影响。 因此可以根据实际情况适当的将其改变成图１（Ｂ）的顺序结构 方式，即在输入没有发生相应变化时，仍然返回输出；当输入 发生相应的变化时，进行常规数据处理，有利于逐步提升输出 统中的重要性偏低，软件设计才是逐步提升传感器各项功能 附加值的重要因素。 在传感器设计研究中使用嵌入式微处理系统来进行实时 计费、管理和测量，为安全服务和安全应用的设计提供支持。 ２．２拓展安全自增强方式 首先要建立相当的安全防范措施，使用全局共享密钥在 链路层加密和鉴别，防止对外传感器网络路由协议的外部攻 击。其次，还要提高公钥加密技术的可行性，采用为每个节 点分配唯一的对称密钥的方式来避免生成和鉴定的数字签 名超过传感器节点的能力范围，这是防女巫攻击的主要办法 之一。再次，针对ＨＥＬＬＯ泛洪攻击，在使用链路传输信息 进行有意义操作之前，在链路两端进行验证。另外，针对虫 洞和下水道攻击的重要防范措施，就是地理位置路由协议。 最后，还要建立多路径及全局信息平衡机制，来保护大型传 感器网络。 ３无线传感器网络中网络安全协议的发展趋势 无线传感器网络的安全问题是目前受到关注最重要的方 面。在不久的将来，无线传感器网络中网络安全协议将呈现 以下发展趋势： （１）无线传感器网络的应用更为普遍，网络安全协议的建 立与网络安全的维护受重视程度日益加深。会有成千上万的 传感器形成自组织的无线网络。那么如何为这种无线传感器 网络提供安全呢？与传统的桌面计算机、服务器相比，解决这 个问题并不容易。 （２）网络安全的维护提升空间大，但机遇与压力并存。由 于网络时代的特点日益显现，社会生产、生活的信息化程度日 益加深，网络安全的维护也越来越重要，但也正因为如此，受 到的挑战也就更大，主要的挑战来自于传感器有限的处理能 力、存储能力、带宽和电源能量。 （３）网络安全协议的技术性要求越来高。网络安全的维 ２－３优化密钥预分配方案 最简单的密钥分配协议就是所有传感器节点共享一个密 钥，但是如果一个节点被捕获，安全性就完全被破坏。最安全 的密钥分配协议则是预先给每两个节点分配一个对偶密钥， 然而网络规模巨大，使得节点存储器受到限制。另外，还有随 护，在一定程度上说，是与危险势力的一种对抗，因此，其技术 性要求会随着社会的发展越来越严格。 参考文献： ［１】钟云胜．试论无线传感器网络安全技术［Ｊ］．计算机光盘软 件与应用，２０１３（１２）． 机分配协议等方案被提出来，但由于这些模型是否符合实际、 是否实用等问题都有待进一步验证，因此密钥预分配方案都 还需要进一步研究。需要我们按照符号约定、基本Ｅ—Ｇ协议、 Ｑ—ｃｏｍｐｏｓｉ￣、多路密钥增强模式、随机密钥对模型、Ｂｌｏｍ密钥 预分配协议等方式，可以取得一定效果，由于篇幅所限，为不 喧宾夺主，在此不一一详细论述。 ［２】宋永磊．无线传感器网络安全问题和关键技术研究［Ｊ］＿科 技信息，２０１３（２０）