深度解析2012傳感器行業(yè)投資市場(chǎng)研究觀點(diǎn)

中國(guó)傳感器的市場(chǎng)近幾年一直持續(xù)增長(zhǎng)，增長(zhǎng)速度超過(guò)15%。2012年中國(guó)傳感器應(yīng)用四大領(lǐng)域?yàn)楣I(yè)及汽車電子產(chǎn)品、通信電子產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品專用設(shè)備，其中工業(yè)和汽車電子產(chǎn)品占市場(chǎng)份額的42%左右，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到160億元，傳感器整個(gè)市場(chǎng)突破500億元。2012年中國(guó)傳感器行業(yè)發(fā)展總體規(guī)模逐漸擴(kuò)大，顯著應(yīng)用于汽車工業(yè)中包括汽車輪胎中的傳感器應(yīng)用、安全氣囊中的傳感器應(yīng)用、底盤系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)用、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行管理系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)用、廢氣與空氣質(zhì)量控制系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)用和需求、ABS中的傳感器應(yīng)用和需求、車輛行駛安全系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)用和需求、汽車防盜系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)用和需求、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)用和需求、汽車定位系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)用和需求、汽車其他系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)用和需求。除此以外，中國(guó)傳感器在其他領(lǐng)域也有新的應(yīng)用，如工業(yè)控制領(lǐng)域、在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域、在設(shè)施農(nóng)業(yè)中、在多媒體圖像領(lǐng)域、其它有關(guān)傳感器的應(yīng)用。回顧中國(guó)傳感器行業(yè)，雖然發(fā)展迅速，但是也存在一些不利的因素。如在產(chǎn)品技術(shù)上產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱、科技與生產(chǎn)脫節(jié)、產(chǎn)品技術(shù)水平偏低、產(chǎn)品種類欠缺、企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)能力弱。但另一方面國(guó)家不斷制定有利傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略與政策，全年整機(jī)系統(tǒng)市場(chǎng)的快速發(fā)展，新興技術(shù)的不斷推動(dòng)也都成為傳感網(wǎng)發(fā)展的利好因素。

中國(guó)行業(yè)研究網(wǎng)發(fā)布的《2012-2016年傳感器行業(yè)投資策略及深度研究咨詢報(bào)告》顯示：全球現(xiàn)在大概有40個(gè)國(guó)家從事傳感器的研制生產(chǎn)工作，研發(fā)、生產(chǎn)單位有5000余家，產(chǎn)品達(dá)20000多種。國(guó)內(nèi)有1688家企事業(yè)從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用，其中從事MEMS研制生產(chǎn)的有50多家，但規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域都較小。由于沒(méi)有規(guī)模化應(yīng)用，國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)品普遍存在技術(shù)水平低和價(jià)格高的矛盾。在國(guó)際市場(chǎng)上，德國(guó)、日本、美國(guó)、俄羅斯等老牌工業(yè)國(guó)家的企業(yè)主導(dǎo)了傳感器市場(chǎng)，許多廠家的生產(chǎn)都實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化，有些企業(yè)的年生產(chǎn)能力達(dá)到幾千萬(wàn)只甚至幾億只。相比之下，中國(guó)傳感器的應(yīng)用范圍較窄，更多的應(yīng)用仍然停留在工業(yè)測(cè)量與控制等基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域。有賴于此，中國(guó)傳感器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。

世界傳感器技術(shù)研究現(xiàn)狀

傳感器是新技術(shù)革命和信息社會(huì)的重要技術(shù)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代科技的開(kāi)路先鋒，美國(guó)早在80年代就聲稱世界已進(jìn)入傳感器時(shí)代，日本則把傳感器技術(shù)列為十大技術(shù)之創(chuàng)立。日本工商界人士聲稱“支配了傳感器技術(shù)就能夠支配新時(shí)代”。世界技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)開(kāi)發(fā)傳感器技術(shù)部十分重視。美、日、英、法、德和獨(dú)聯(lián)體等國(guó)都把傳感器技術(shù)列為國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)之一。

美國(guó)國(guó)家長(zhǎng)期安全和經(jīng)濟(jì)繁榮至關(guān)重要的22項(xiàng)技術(shù)中有6項(xiàng)與傳感器信息處理技術(shù)直接相關(guān)。關(guān)于保護(hù)美國(guó)武器系統(tǒng)質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)至關(guān)重要的關(guān)鍵技術(shù)，其中8項(xiàng)為無(wú)源傳感器。美國(guó)空軍2000年舉出15項(xiàng)有助于提高21世紀(jì)空軍能力關(guān)鍵技術(shù)，傳感器技術(shù)名列第二。日本對(duì)開(kāi)發(fā)和利用傳感器技術(shù)相當(dāng)重視并列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展6大核心技術(shù)之一。日本科學(xué)技術(shù)廳制定的上世紀(jì)90年代重點(diǎn)科研項(xiàng)目中有70個(gè)重點(diǎn)課題，其中有18項(xiàng)是與傳感器技術(shù)密切相關(guān)。美國(guó)早在上世紀(jì)80年代初就成立了國(guó)家技術(shù)小組(BTG)，幫助政府組織和領(lǐng)導(dǎo)各大公司與國(guó)家企事業(yè)部門的傳感器技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。

美國(guó)國(guó)防部將傳感器技術(shù)視為20項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一，日本把傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī)、通信、激光半導(dǎo)體、超導(dǎo)并列為6大核心枝術(shù)，德國(guó)視軍用傳感器為優(yōu)先發(fā)展技術(shù)，英、法等國(guó)對(duì)傳感器的開(kāi)發(fā)投資逐年升級(jí)，原蘇聯(lián)軍事航天計(jì)劃中的第五條列有傳感器技術(shù)。正是由于世界各國(guó)普遍重視和投入開(kāi)發(fā)，傳感器發(fā)展十分迅速，在近十幾年來(lái)其產(chǎn)量及市場(chǎng)需求年增長(zhǎng)率均在10%以上。目前世界上從事傳感器研制生產(chǎn)單位已增到5000余家。美國(guó)、歐洲、俄羅斯各自從事傳感器研究和生產(chǎn)廠家1000余家，日本有800余家。

傳感器技術(shù)是一項(xiàng)當(dāng)今世界令人矚目的迅猛發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)之一，也是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志，它與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱之一。如果說(shuō)計(jì)算機(jī)是人類大腦的擴(kuò)展，那么傳感器就是人類五官的延伸，當(dāng)集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展時(shí)，人們才逐步認(rèn)識(shí)信息攝取裝置——傳感器沒(méi)有跟上信息技術(shù)的發(fā)展而驚呼“大腦發(fā)達(dá)、五官不靈”。傳感器開(kāi)始受到普遍重視，從八十年代起，逐步在世界范圍內(nèi)掀起了一股“傳感器熱”。

具有感知能力、計(jì)算能力和通信能力的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN，wirelesssensornetworks)綜合了傳感器技術(shù)、嵌人式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)，能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行處理，獲得詳盡而準(zhǔn)確的信息，傳送到需要這些信息的用戶。

由于WSN的巨大應(yīng)用價(jià)值，它已經(jīng)引起了世界許多國(guó)家的軍事部門、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，被廣泛地應(yīng)用于軍事，工業(yè)過(guò)程控制、國(guó)家安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

美國(guó)國(guó)防部和各軍事部門都對(duì)WSN給予了高度重視，在C4ISR的基礎(chǔ)上提出了C4KISR計(jì)劃，強(qiáng)調(diào)戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)的感知能力、信息的綜合能力和信息的利用能力，把WSN作為一個(gè)重要研究領(lǐng)域，設(shè)立了一系列的，軍事傳感器網(wǎng)絡(luò)研究項(xiàng)目，即使是今天最先進(jìn)的反艦巡航導(dǎo)彈也會(huì)被實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)到并被擊中。在民用領(lǐng)域，2002年，Intel公司發(fā)布了“基于WSN的新型計(jì)算發(fā)展規(guī)劃”。Intel將致力于WSN在預(yù)防醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、森林滅火乃至海底板塊調(diào)查、行星探查等領(lǐng)域的應(yīng)用。

英國(guó)、日本、意大利等國(guó)家的一些大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)也紛紛開(kāi)展了該領(lǐng)域的研究工作。學(xué)術(shù)界的研究主要集中在傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信協(xié)議的研究上，也開(kāi)展了一些感知數(shù)據(jù)分析查詢處理技術(shù)的研究，取得了一些初步研究結(jié)果。

國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)如中科院、清華大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、電子科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)以及浙江大學(xué)等學(xué)術(shù)團(tuán)體對(duì)WSN進(jìn)行了跟蹤研究，毋庸置疑，跟蹤國(guó)外WSN技術(shù)的發(fā)展，并做出開(kāi)創(chuàng)性的研究工作，對(duì)我國(guó)國(guó)防現(xiàn)代化的發(fā)展具有重要的意義。

WSN的定義和特點(diǎn)

WSN是由一組傳感器節(jié)點(diǎn)以自組織的方式構(gòu)成的有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)布給觀察者。如圖1所示，從硬件上看，WSN節(jié)點(diǎn)主要由數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、無(wú)線數(shù)據(jù)分析收發(fā)單元以及小型電池單元組成，通常尺寸很小，具有低成本、低功耗、多功能等特點(diǎn);從軟件上看，它借助于節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置傳感器有效探測(cè)所處區(qū)域的溫度、濕度、光強(qiáng)度、壓力等環(huán)境參數(shù)以及待測(cè)對(duì)象的電壓、電流等物理參數(shù)，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將探測(cè)信息傳送到數(shù)據(jù)匯聚中心進(jìn)行處理、分析和轉(zhuǎn)發(fā)。

WSN與傳統(tǒng)傳感器和測(cè)控系統(tǒng)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。它采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線連接，大大減少了電纜成本，在傳感器節(jié)點(diǎn)端即合并了模擬信號(hào)/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號(hào)處理和網(wǎng)絡(luò)通信功能，節(jié)點(diǎn)具有自檢功能，系統(tǒng)性能與可靠性明顯提升而成本明顯縮減。

WSN具有以下特點(diǎn)：

①硬件資源有限。WSN節(jié)點(diǎn)采用嵌入式處理器和存儲(chǔ)器，計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力十分有限。所以，需要解決如何在有限計(jì)算能力的條件下進(jìn)行協(xié)作分布式信息處理的難題。

②電源容量有限。WSN節(jié)點(diǎn)通過(guò)自身攜帶的電他來(lái)提供電源，當(dāng)電池的能量耗盡，往往被廢棄，甚至造成網(wǎng)絡(luò)的中斷。所以，任何WSN技術(shù)和協(xié)議的研究都要以節(jié)能為前提。

③無(wú)中心。WSN沒(méi)有嚴(yán)格的控制中心，所有節(jié)點(diǎn)地位平等，是一個(gè)對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)加入或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，任何節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，具有很強(qiáng)的抗毀性。

④自組織。網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)和展開(kāi)無(wú)需依賴于任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，節(jié)點(diǎn)通過(guò)分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調(diào)各自的行為，節(jié)點(diǎn)開(kāi)機(jī)后就可以快速、自動(dòng)地組成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。

⑤多跳(Multi-hop)路由。WSN節(jié)點(diǎn)通信能力有限，覆蓋范圍只有幾十到幾百米，節(jié)點(diǎn)只能與它的鄰居直接通信。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，則需要通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由。WSN中的多跳路由是由普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成的。

⑥動(dòng)態(tài)拓?fù)洹SN是一個(gè)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)可以隨處移動(dòng);一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)因?yàn)殡姵啬芰亢谋M或其他故障，退出網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行;也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡(luò)中。這些都會(huì)使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時(shí)發(fā)生變化，因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有動(dòng)態(tài)拓?fù)浣M織功能。

⑦節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，分布密集。WSN節(jié)點(diǎn)數(shù)量大、分布范圍廣，難于維護(hù)甚至不可維護(hù)。所以，需要解決如何提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟、硬件健壯性和容錯(cuò)性。

風(fēng)洞測(cè)控WSN的主要關(guān)鍵技術(shù)

針對(duì)WSN的特點(diǎn)和在風(fēng)洞測(cè)控中應(yīng)用需求，WSN研究領(lǐng)域還有很多具有開(kāi)創(chuàng)性和挑戰(zhàn)性的難題需要解決，主要包括以下的研究?jī)?nèi)容。

WSN節(jié)能技術(shù)

能源是WSN最重要的資源，如何有效地節(jié)約能源是WSN必須考慮的關(guān)鍵技術(shù)。WSN節(jié)點(diǎn)工作時(shí)按功率消耗由小到大的順序有4種模式：睡眠模式(sleep)、空閑模式(idle)、接收模式(receive)以及發(fā)送模式(transmit)，有效地進(jìn)入睡眠模式與空閑模式以及減少數(shù)據(jù)分析的發(fā)送量將大大地節(jié)約能源。采用合理的路由算法與信道接入方式也是節(jié)能的關(guān)鍵。

WSN節(jié)點(diǎn)微型化技術(shù)

WSN節(jié)點(diǎn)微型化技術(shù)在現(xiàn)階段還集中在硬件電路的設(shè)計(jì)上，通過(guò)采用體積小、功耗低的芯片與器件和采用模塊化的設(shè)計(jì)與分層布線的方法會(huì)使體積盡量減小，然而隨著MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))技術(shù)的日趨成熟，在不久的將來(lái)，WSN節(jié)點(diǎn)體積將會(huì)越來(lái)越小。

中研普華行業(yè)研究機(jī)構(gòu)表示，近年來(lái)，傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段。新型傳感器的特點(diǎn)是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造，而且可導(dǎo)致建立新型工業(yè)，是21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。中國(guó)傳感器技術(shù)發(fā)展整體將呈現(xiàn)高精度、微型化、集成化、數(shù)字化、聲表面波傳感器、微加工技術(shù)等特點(diǎn)。同時(shí)還將朝著加速開(kāi)發(fā)新型材料、高可靠性、寬溫度范圍、微功耗及無(wú)源化的方向發(fā)展。傳感器技術(shù)的不斷成熟，應(yīng)用的擴(kuò)大，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)更加激烈，未來(lái)傳感產(chǎn)業(yè)分銷會(huì)成為主要銷售渠道，而環(huán)保、設(shè)施農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域?qū)⒊蔀樾屡d市場(chǎng)。