无线传感器网络远程重编程研究与实现

无线传感器网络是由大量节点和网关设备组成的,节点和网关的分布范围非常广泛,有时它们可能被分布在人迹罕至的恶劣环境中。根据应用需求,经常需要对节点和网关的软件进行更新或替换,鉴于其分布环境问题,每次将设备回收进行软件更新很不现实,因此考虑对无线传感器网络进行远程重编程。在对无线传感器网络和下一代互联网研究的基础上,文中主要对无线传感器网络重编程的关键技术进行了研究,在现有Contiki loader模块的基础上,搭建通信操作平台并实现了基于Contiki的无线传感器网络重编程,实现中心管理服务器对无线传感器节点的远程重编程。     

现代优化技术在无线传感器网络中的应用

无线传感器网络是由大量廉价、微小的传感器节点构成的,用于实时监测环境的无线自组织网络。由于无线传感器网络具有规模庞大、节点的计算和存储资源受限、网络拓扑动态不确定等特性,设计高性能的无线传感器网络常常会涉及传统的技术难以建模和求解的复杂优化问题。现代优化技术是一类新兴的具有较强全局搜索能力的启发式优化算法,是解决无线传感器网络中的复杂优化问题的有力工具。作者在研究现代优化技术在无线传感器网络中的主要应用领域,包括传感器节点的定位、网络节点的部署优化、网络覆盖优化、网络路由优化和数据融合问题的基础上,分析了现代优化技术在求解无线传感器网络中的复杂优化问题上的优缺点,并对该领域未来的发展趋势进行了展望。     

无线传感器执行器网络综述

无线传感器执行器网络是在无线传感器网络基础上引入若干执行器节点衍生出来的一种新型网络模型;它不仅能够感知环境信息、处理数据,还能够主动与监测环境进行交互,执行相应的任务。介绍了无线传感器执行器网络的体系结构、节点硬件结构、协作机制和通信协议,并对近年来国内外研究进展进行了综述,指出了未来的研究方向。     

基于矩阵空间的分级密钥管理

为提高无线传感器网络存储资源的利用率,同时增强网络的安全性,提出一种基于矩阵空间的分级密钥预分配管理方案。该方案采用LU矩阵子空间对节点逐次进行密钥分配,并在节点对密钥建立后,采用分级矩阵信息删除机制减少部分矩阵信息。实验仿真表明,在保证网络一定连通率的同时,该方案采用的分级矩阵信息删除机制不仅提升了节点的存储效率,而且逐步增强了无线传感器网络的安全性,网络节点最终能实现100%抗捕获攻击能力。     

无线传感器网络测试技术与测试平台研究

随着无线传感器网络应用研究的不断深入，通过实际传感器节点建立网络平台进行网络测试越来越受到人们的重视。本文对无线传感器网络测试技术和测试平台进行了探讨，并分别对搭建测试平台中的三个关键问题：量化评估节点度网络的状态信息、监视控制节点网络行为、反映大规模网络应用环境，以度解决这三个问题的技术方案进行了介绍和讨论。为无线传感器网络平台的实际设计工作提供了指导和借鉴。     

无线传感器网络应用系统最新进展综述

无线传感器网络是由大量小型、低成本的传感器节点组成的多跳无线自组织网络,主要用于采集和传播环境数据.近年来,无线传感器网络已经应用在环境监测、医学研究、军事和日常生活等多个领域.对无线传感器网络应用系统的最新进展进行综述,以应用系统的研究机构、目的、部署时间、路由方式、节点类型、数据采集频率等为出发点进行了详细介绍,并对各应用系统进行分析对比,进而总结了现阶段无线传感器网络应用系统存在的问题,最后展望了今后的发展方向.     

蚁群优化的传感器网络路由算法

研究优化无线传感器设计,由于无线传感器通信能力、节点能量有限,远程环境下无法更换能源,节点能耗引起网络生命过短.在综合考虑了传感器节点剩余能量,为了延长网络生命周期,提出一种蚁群优化的无线传感器路由算法.算法根据节点当前剩余能量进行簇头选举,然后通过蚁群算法根据传感器节点距离和能量信息进行路由选择,并不断的更新簇头间的...     

无线传感器网络可靠性技术分析

由于无线传感器节点小体积、低功耗、有限资源等特色以及无线传感网络大规模、随机撒播、任务环境多变等特点,可靠性问题一直被视为制约无线传感器网络发展的重要因素。在分析其可靠性制约因素的基础上,调研提高无线传感器网络可靠性的研究方法,分别从节点以及网络两个方面介绍国内外主流的可靠性策略。调研无线传感器网络可靠性建模技术,提出可靠性建模技术的评价标准,从节点层次、网络层次分别概述其可靠性建模技术,并指出国内外对可靠性的研究所存在的问题以及无线传感器网络可靠性研究的发展前景。     

用于大坝安全监测的长距离WSNs节点设计

针对大坝安全监测的需求,结合无线传感器网络的特点,设计了一种基于JN5139无线射频模块的用于大坝安全监测的无线传感器网络节点。简要介绍了无线传感器网络的典型网络结构,重点描述了无线传感器网络节点的硬件和软件设计,并通过在野外环境下搭建簇—树型网络,对传感器网络进行测试。实验结果表明节点数据采集准确,传输可靠。     

基于随机游走的无线传感器网络覆盖洞修复

近年来,无线传感器网络逐渐成为研究的热点。无线传感器网络中由于传感器节点能力的耗尽或失效导致原先被覆盖的区域变成无节点覆盖的区域,即覆盖空洞。针对覆盖空洞问题,提出基于随机游走的移动节点修复覆盖空洞算法。通过添加移动节点,运用融合了能量消耗和时延的随机游走方式指引移动节点寻找覆盖空洞,并进行填补。仿真实验的结果证明了此方法的有效性,移动节点寻找出的覆盖空洞的路径上在能量以及时延方面较优。     

基于CAN 总线和2.4G 无线网络的RFID 收费系统

针对传统基于RS-485总线的射频识别技术(RFID)收费系统具有实时性差和通讯效率低的缺点,提出了一种基于CAN总线和2.4G无线网络的新型RFID收费系统。该系统采用2.4G无线网络环境,使一个CAN节点能够控制六个RFID收费终端的数据传输。应用温度模块获取的数据的无线传输对该系统进行测试,测试结果表明该方案设计的正确性。     

多媒体传感器网络中数据多宿主传输方法仿真

在多媒体传感器网络中使用传统的传输方法存在丢包率高、稳定性低的问题,提出数据多宿主传输方法。根据多媒体传感器网络的连接情况,对传输终端也就是宿主节点进行定位,并形成对应的传输通道。设置符合该传输环境下的传输协议,通过数据压缩编码和融合封装两个步骤,实现待传输数据的预处理。通过划分传感器节点优先级确定数据传输的先后顺序,同时计算拥塞度量实现数据多宿主传输拥塞控制,最后以传输信道的网络容量分配传输路径,实现多媒体传感器网络的数据多宿主传输。通过仿真可以看出,数据多宿主传输方法比传统方法的丢包率低,且在不稳定的网络环境下抗干扰性能更好。     

基于3G/4G多旋翼飞行器的视频传输系统 基于3G/4G多旋翼飞行器的视频传输系统

为解决各行业进行高空拍摄时投入高、效果差,无法实时察看地面情况等问题,提出一种基于 STM32微控制器的3G/4G多旋翼飞行器的视频传输系统解决方案。系统由多旋翼飞行器、3G/4G网络视频传输系统和地面智能手机控制平台等构成。试验表明,本方案通过3G/4G网络实现视频的传输,能够实现高空拍摄、视频传输、手机接收等功能,具有较好的实时性和可控性。     

基于LoRa的工业监测自组网系统设计

工业环境监测同工业生产安全、质量关系紧密,诸多传感监测系统正被使用于各类工业工程中,且需求缺口仍然巨大。工业监测要求传感系统具有低功耗、远距离传输、工作稳定和节点容量大的特点。针对工业应用现状,提出一种基于LoRa(Long Range)的工业监测自组网协议系统的设计。系统主控采用STM32F407芯片,同时集成了8路LoRa 模块,从而提高了网关的节点容量,具备W5500的网络接口和片外存储flash,以及预留的4G和GPS模块。系统兼备了LoRa通信的抗干扰、远距离传输、低功耗的特点,同时又支持TCP/IP网络通信和4G通信,且提供一种web上位机的操控前端,方便用户对系统进行实时的管控。系统使用一套简单的自组网协议,可满足工业监测的要求,具备很高的实际应用价值。     

基于混合滤波的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统设计

针对四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统抗干扰能力较差,控制性能较差的问题;文章提出基于混合滤波的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统,优化设计了系统的硬件和软件部分;硬件部分设计主控制器,通过发生器输出的PWM波信号控制电速;设计传感器模块,测量姿态角与加速度等数据,采用双陀螺仪和双加速度计结构,避免共振对测量结果产生影响;设计电机驱动模块,选用X2216型无刷直流电机为运行提供较高的转速和响应速度;设计无线数据传输模块,选用3DR无线数据传输模块实时监测姿态信位置信息数据;构建基于混合滤波的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统,对角速度数据、加速度数据等数进行融合改正,再运用互补滤波器对陀螺仪和加速度计进行信号检测和控制调度,得到精确的实时姿态角;采用姿态控制算法和串级PID控制策略,提高对系统的控制力,保证飞行的平稳;实验结果表明,基于混合滤波的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统抗干扰性强、控制能力高以及响应速度快。     

基于3G网络的船载视频传输及保障系统

水体污染的控制与治理是我国的重要课题,为弥补水域远程监控功能的缺失,提出基于3G网络的船载视频传输及保障系统,阐述了系统构成与层次结构,分析了3G网络视频传输的特点,并提出了简单的可靠用户数据报协议,实现了基于3G信道、H.264视频编解码、QoS控制的视频传输。实验结果表明系统可行,视频流畅,可应用于水域远程的实时视频监控。     

MD-600G的Internet无线传感器网络设计

由MD-600G和无线传感器节点组成了基于Internet网络架构的无线传感器网络系统,实现了远程分布节点的过程行为实时数据跟踪和实时数据库生成。本系统不仅具有低功耗、低成本、分布式和自组织的特点,而且还实现了通信信息的无线透明传输和基于Internet可视化动态数据显示等功能。     

DSMAC:一种适于无线多媒体传感器网络的信道接入协议

多媒体传感器网络作为一种多媒体信息获取和处理方式,已在军事、民用及商业领域中显示出广阔的应用前景.信道接入协议能否高效地使用无线信道是保证无线多媒体传感器网络通信的最关键的因素之一.分析支持多媒体业务传输的无线传感器网络信道接入协议的要求,提出适于多媒体传感器网络提供区分服务的信道接入协议--DSMAC(different service medium access control),对实时业务与非实时业务实现了区分服务,在信道接入帧内的随机竞争期实现突发业务及时接入,支持突发多媒体业务实时传输,并提出了多信道簇间传输方式,避免了隐终端冲突.最后,对协议的服务区分、实时性、吞吐量以及能量有效性等性能进行了仿真实验,验证了其优良性能.     

基于ARM／GPRS／ZIGBEE水产养殖远程监控系统设计

为了满足水产养殖智能化的要求,设计了水产养殖中水质参数的远程实时监控系统,该系统由基于传感器节点,汇聚节点的水质参数无线监测网络和远程数据管理节点组成。采用以CC2430为核心的ZigBee模块传感器节点方案,构建基于ZigBee协议的无线传感网,实现水质数据采集;应用以ARM9微处理器S3 C2410开发的汇聚节点实现数据的汇聚和GPRS无线通信实现远程数据的传输。利用ZigBee技术和GPRS技术,此系统不仅满足了无线数据采集和数据传输的相关指标要求,而且有效地解决了水产养殖系统中布线困难、节点不可移动、不易维护等问题,满足了水产养殖中水质监测的需要。     

基于Wireless USB的无线传感器网络节点设计

在研究2．4G技术的基础上,分析了Wireless USB技术应用于无线传感器网络领域的技术优势,并以此为平台,以通用MCU为处理器,基于软件无线电理念分别设计制作了传感节点和Sink节点。软件设计依托认知无线电技术组建分簇型结构网络,并在安全机制、抗干扰机制和低功耗方面作了深入研究．经调试系统达到了设计指标。