基于WSNs的城市绿地墒情监测硬件平台构建

针对北京城市绿地节水灌溉的需要,以CC2530无线射频芯片为核心,设计了基于无线传感器网络(WSNs)的低功耗终端数据采集节点和协调器,给出了节点硬件的低功耗设计思路,构建了绿地墒情监测硬件平台。实验结果显示:系统能够准确获得环境温度、土壤水分的数据。节点睡眠时的工作电流仅为10μA,节点实际平均工作电流仅为0.265 mA,功耗性能优于市场同类产品约30%。     

基于无线HART低功耗网络设计与实现

无线HART是一种专门为过程自动化应用而设计的无线mesh网络通信协议,介绍了无线HART网络拓扑结构和关键技术;针对节点能量有限.分析了网络节点的能耗特点,在网络研发中充分体现了节能策略,硬件上,设计了以MSP430F5438为微处理器和CC2520为射频收发器的低功耗方案;软件上,重点研究了微处理器单元和无线通信单元的节能方案;实验结果表明,本方案能有效地节约网络能量,能满足工业无线网络低功耗需求,对于无线HART网络的设计与实现具有一定的借鉴和推广价值.     

热电偶无线传感器节点低功耗优化设计

针对飞行器内部线缆复杂度高、布线困难的问题,提出采用无线通信模式来提高传感器部署的灵活性,减少线缆运输和安装成本;为了最大程度地延长无线传感器节点的使用寿命,对热电偶无线传感器进行了节点低功耗优化设计;硬件方面,基于DPM机制设计了能量分块管理模型,核心处理器采用国产低功耗芯片GD32E230C8T6;软件方面,提出了一种基于星型拓扑结构无线传感器网络的低功耗策略,并基于此策略给出节点剩余能量数学表达式;实验结果表明,此节点处于停机储运状态下的电流低于1μA,待机模式下的电流低于23 mA,证实了所设计的热电偶无线传感器具有低功耗、稳定的特点,能有效延长节点寿命。     

基于MSP430的无线传感器网络设计

简要介绍无线传感器网络,给出基于MSP430F1xx系列单片机的无线传感器网络节点制作及组网设计方案;结合射频收发一体的NORDIC系列芯片和新型数字传感器,设计可组建无线网络的探测节点,实现对监测区域内相关物理信号的采集;给出组网设计中相关技术研究。通过实验表明,制作的传感器节点在数据采集和传输过程中有较高的可靠性。     

无线传感器网络节点硬件平台设计

针对无线传感器网络(W SNs)的功能需求,给出了基于高性能先进精简指令集机器(ARM)微处理器AT91SAM7S64、射频芯片CC2420、温度传感器MAX6666和加速度传感器ADXL202的W SNs节点的设计方案;分析了系统组成和原理;重点阐述了节点的硬件设计,基于SPI总线的CC2420驱动程序设计和温度传感器信号采集驱动程序的设计;最后,对传感器网络和节点上温度传感器的准确度进行了实验测试和分析。实验中,无线温度传感器网络的精度最高可达0.25℃。     

一种无线传感器网络低功耗节点的设计

节点的功耗大小决定着整个无线传感器网络的生命周期,因此,节点的低功耗设计尤为重要;在简单介绍分析各节点设计解决方案及其特点的基础上,分析了无线传感网络系统中低功耗节点设计方案、关键芯片选择、设计及其实现,重点阐述了低功耗控制设计及其实现方法,最后,完成了不同工作条件下的节点消耗电流测量和分析;实验结果表明,提出的节点设计方案在保证低功耗特性的同时,兼具良好通信性能.     

基于JENNIC平台的无线传感器网络节点定位系统设计

针对传统无线节点定位算法中到达时间测距算法(TOA测距),需要大量的硬件支出来实现节点的时间同步的,以此来实现节点测距,从而实现节点定位的问题,这里通过无线微处理器JN5121与一种全新的基于信息时差的距离测算方法的结合,构建了一种全新的基于Zigbee协议的无线监测、定位网络;经系统运行实验表明;系统不需实现各个节点的时间同步,减少系统能耗,工作性能稳定,满足低密度、低精度、低成本的无线网络需求.     

基于SimpliciTI协议的无线传感器网络设计

针对GPRS、ZigBee、WiFi等国际标准无线传感器网络通信协议价格高、对硬件要求高等问题,提出采用适用于小型射频网络的低功耗SimpliciTI协议设计无线传感器网络的方案。首先介绍了SimpliciTI协议的基本原理;然后给出了一种采用CC2500射频收发芯片和MSP430超低功耗微处理器芯片的无线传感器节点的电路设计方案,并介绍了基于SimpliciTI协议的无线传感器网络的组网及通信过程;最后介绍了基于距离的无线传感器网络定位算法,并针对常用的多边定位算法误差较大的问题,提出了一种改进的定位算法,即通过实际距离和估算距离的误差平方最小化来计算节点坐标的误差修正值,并采用二维双曲线算法修正未知节点的初始定位坐标,从而提高定位精度。     

应用于天然气管网安全监测的无线传感器网络节点设计与实现

利用无线传感器网络技术可对城市天然气管网安全进行在线、实时监测.结合具体应用需求和特点,设计了一种支持IEEE802.15.4和ZigBee协议的新型无线传感器网络节点.利用该节点,可以识别施工或其它外力对天然气管道的撞击破坏,检测管道附近泄漏的天然气浓度及异常温度等不安全因素.在集成微处理器和射频收发模块的"片上系统"芯片的基础上,实现了射频通信、数据采集和电源等模块的硬件电路设计,给出了节点间组网及数据传输的软件机制.实验结果表明,该节点具有功耗低、通信可靠等特点,可满足天然气管道安全监测的实际需要.     

基于PSoC的无线传感器网络节点设计

无线传感器网络节点的优劣直接关系到无线传感器网络的生存周期及其传递的数据的可靠性.用PSoC(可编程片上系统)作为处理器模块的处理器,运用于无线传感器网络节点的设计之中,使无线传感器网络节点降低功耗,缩小体积,提高可靠性,降低成本,增加生存周期,缩短开发周期.论文首先简单介绍了PSoC独特的内部资源及其特有的功能,然后详细阐述了采集环境的温度和湿度的无线传感器网络节点的硬件电路和处理器模块的软件设计方案.最后给出了实验结果,其实测结果表明设计的传感器系统性能良好.     

无线传感器网络节点实现模型

无线传感器网络是集成了嵌入系统、无线通信、分布计算、检测技术,由大量无线微型传感器节点组成的新型网络。无线传感器网络节点是构成无线传感器网络的基础。分析了无线传感网络节点的信号处理过程,对比研究了基于微处理器和基于现代信号处理在系统可编程的两种无线传感网络节点的实现模型。采用现代可编程实现的无线传感网络节点模型体积小、功耗低、速度快。基于微处理器的节点具有极大的灵活性。     

基于WSN的SimpliciTI协议移植和实现

SimpliciTI 协议是美国TI公司推出的针对简单小型RF网络的专有低功耗协议。在Keil MDK 3.8开发环境下移植 SimpliciTI 网络协议, 设计一种无线传感器网络系统, 系统包括中心节点和终端节点。该系统以单片机STM32F103C8作为微处理器, 通过控制射频收发芯片ADF7021进行数据的收发。通过对 SimpliciTI 网络协议及其拓扑结构进行了分析, 并在此基础上设计低功耗和载波侦听退避算法, 最终实现了基于 SimpliciTI 协议的无线传感网系统, 可用于单数据采集中心和多个传感器节点的场合。     

基于SimpliciTI协议的无线自组织网络系统设计

SimpliciTI协议是TI推出的针对简单小型RF网络的专有低功耗RF协议。采用SimpliciTI网络协议,设计了一种无线自组织网络系统。该系统采用CC430F5137作为微处理器,配合其内部集成的CC1101无线收发器以及一些基本接口电路构成节点硬件系统。网络系统包括中心节点、路由节点和终端节点,分别对SimpliciTI网络协议及其拓扑结构进行了分析,并在此基础上进行软件设计,最终实现了基于SimpliciTI网络协议的串状网络通信系统。     

基于加权的无线传感器网络优化覆盖算法

针对无线传感器网络探测网络环境的自适应休眠算法(Probing Environment and Adaptive Sleeping,PEAS)在节点调度过程中,存在节点能耗不均衡、网络的生命周期较短的问题,提出一种基于加权的优化覆盖算法。该算法对最小频繁项的目标所对应的传感节点按能量高低进行划分集合,使各集合能够独立覆盖最小频繁项的目标,以达到局部的优化。考虑到传感节点覆盖目标数和剩余能量对无线传感网络生存周期的影响,对边缘未覆盖的目标节点采用加权的方式进行覆盖。仿真结果表明:该算法能够均衡网络节点的能耗,有效地延长了网络的生命周期。     

振动信号在线检测的超低功耗无线传感器节点设计

本文介绍了实现在线振动检测和分析的无线传感器节点的超低功耗硬件设计。该传感器节点基于超低功耗单片机MSP430F135,由射频通信模块和加速度传感器及信号调理电路构成。我们主要研究了用集成加速度器件以低功耗方式实现振动信号在线检测的设计方法,以及使节点满足超低功耗和检测性能要求的系统各模块工作方式（包括模式和时序）和电能管理措施,使节点在满足在线实时检测和信号传送要求的基础上,其平均功耗达到采用电池供电的无线传感器节点的性能和寿命要求。     

基于MSP430微处理器的低功耗无线传感器网络节点设计

针对目前温度、湿度等数据采集监测系统功耗大、应用场合有限等缺陷．设计一种基于MSP430系列微处理器的低功耗无线传感器节点。硬件设计基于Moteiv方案,采用超低功耗单片机MSP430F1611作为数据处理芯片,以CC2420无线射频芯片作为收发芯片,并拥有JTAG以及其他扩展接口。通过合理设计电路来降低设备功耗,提高设备的能量利用率,从而达到提高无线传感器网络的稳定性和可靠性,延长网络生命周期的目的。     

无线传感网络中基于无线能量补给的能量感知路由算法

针对无线传感网络中随机分布传感器节点能量消耗不均衡的问题,提出了一种基于无线能量补给的能量感知路由算法。休眠节点不仅可以在无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)传输方式下通过功率分割方法进行无线能量补给,还可以在信息传输方式下通过无线能量收集方法进行能量补给,重新进入活跃状态,为信息传播提供更好的路由,提高传感器节点的能量利用,延长传感网络的使用寿命。在该算法中,通过优化节点间的信息和能量分配,最小化传输功率,引入能量路由度量方法,选择能耗最小的路径作为传输路径。仿真结果表明,本文提出的算法可以有效地利用节点资源,均衡多跳能量受限无线传感器网络中的能量分布。     

无线视觉传感器网络的节点设计

无线视觉传感器网络将监测的环境信息拓展到视觉层面,实现更精细化的监测,引发国内外研究人员的诸多关注.针对无线视觉传感器网络的特殊性,以高性能嵌入式处理器为核心设计了无线视觉传感器节点硬件,包括微处理器模块、无线收发模块、视觉信息采集模块、电源管理模块等;软件程序支持采集环境视频并进行压缩处理,获取节点间距离和节点剩余电量参数,支持自组建Ad-hoc网络进行节点间无线通信、视频传输和节点参数交换等.实验验证表明,所设计的无线视觉传感器节点运行正常,节点间距离测算以及剩余电量获取满足传感器网络应用需求.     

一种能量均衡的无线传感器网络分簇路由协议

由于无线传感器网络节点能量有限,为均衡无线传感器网络节点之间的能量消耗,提高整体网络的生命周期,针对LEACH协议中簇首选举时未考虑节点剩余能量因素、随机分簇等不足,提出了一种改进的LEACH协议.改进的LEACH协议在簇首选举时,以节点的剩余能量作为重要参考依据,优化节点担任簇首的概率.仿真结果表明,与传统的LEACH协议相比,改进的LEACH协议达到了能量消耗均衡的目标,从而延长了网络的生存寿命.