介入移动汇聚节点的无线传感器网络高效数据收集方法

引入移动汇聚节点解决无线传感器网络高效数据收集问题.网络中固定汇聚节点与移动汇聚节点共存,全部传感器节点都拥有维护到固定汇聚节点的路由,移动汇聚节点进入网络后定期向其附近小范围内的传感器节点扩散自己的声明信息,传感器节点向距自己跳数最小的汇聚节点发送或转发数据包.移动汇聚节点和距离其一跳的传感器节点之间通过有效的应答机制来保证数据的可靠传榆.通过仿真结果显示引入移动汇聚节点的数据收集在节省能耗方面明显优于传统网络.在延长网络生存时间的同时,可以获得较高的数据传输成功率和较短的数据传输延迟.     

分簇传感器网络数据传输容错策略的研究

无线传感器网络的许多应用场合需要数据传输的可靠性,因此无线传感器网络数据传输的容错性一直是相关领域的研究重点.传统的1+1数据保护模式会给网络增加较大的负载,并不适合于资源受限的无线传感器网络.利用网络编码实现传感器网络链路容错策略,在保证数据传输容错性的同时还可以降低网络中传输的数据包数量,从而可以节省节点的耗能,延长网络的生存时间.     

基于6D位姿识别面向任意物体的智能人-机协同递送

在日常实践中存在大量人与人之间的多样性物体递送需求，这可以依靠协作机器人来完成这些简单、耗时又耗力的任务.为此，针对人-机协同递送过程中无法精确识别物体位姿导致难以准确抓取的问题，引入基于Pn P算法(Perspective-nPoint)的物体6D位姿识别网络，实现待递送物体位姿的精确识别；提出改进的被递送物体数据集制作方法，实现面向任意物体的精准识别；通过视觉系统标定、坐标转换以及抓取方案改进，实现物体的精确位姿定位与准确抓取；为验证所提出的人-机协同递送系统的有效性，进行了基于LineMod数据集和自制数据集的人–机物体递送对比实验.结果表明，面向自制数据集的物体递送提出的人–机递送系统平均误差距离为1.97 cm，递送平均成功率为76%，平均递送时间为30 s；如不考虑抓取姿势，其递送成功率可达89%；具有较好的鲁棒性，应用前景良好.     

一种基于TDD的无线mesh网络随机自学习调度算法

基于时分多址(TDD)的无线mesh网络是实现无线多跳网络和宽带无线接入的一种关键技术.为用户提供一种可以保障稳定通信的有效的分布式算法是影响基于TDD的无线mesh网络性能的关键因素.本文针对TDD的无线mesh网络提出一种随机自学习分布式调度算法,这种算法是一种基于信息学习的随机选择算法.在网络中,任一节点都要根据其邻居节点控制消息中所携带的数据,学习邻居节点的调度信息,从而判断可用时隙.若上次信息传输成功,则节点仍然沿用上次的传输时隙;反之,节点在可用时隙中随机选择一个时隙发送控制消息.仿真结果表明,与IEEE802.16标准中定义的算法相比,提出的随机自学习分布式调度算法能实现更高的吞吐量.     

网络演算理论及其在分组交换网中的应用

针对分组交换网性能评价问题,首先运用确定网络演算理论与方法,分析了航空全双工交换以太网(AFDX,Avionics Full DupleX Switched Ethernet)中数据传输的性能,证明了AFDX数据传输的确定性,给出了保障可靠数据传输网络参数的配置方案;其次,围绕有线-无线混合(WcW)网中贯穿流的随机特性,利用随机网络演算理论与方法,分析并推导出了WcW网络的数据传输性能边界.     

WSN中的路由洞避开机制

贪婪路由选择算法是一种简便高效的路径建立算法,它建立的路径具有非常好的方向性和最优性,是无线传感器网络中基于地理位置的路由算法中非常重要的算法之一,但是,这种算法遭遇到路由空洞问题的可能性比较大.研究了一种路由洞避开机制,仿真结果表明:算法在保证良好的路由方向性的基础上还可以很好地避开路由洞,不仅增加了网络的存活时间,还特别适合应用在异构网络中.     

车载通信网中基于DSR分层机制的移动代理路由策略研究

分析了现有动态源路由(dynamic source routing,DSR)协议机制以及在车载通信网路由发现中存在的问题,提出一种基于DSR分层机制的移动代理路由策略(cluster mobile agent-dynamic source routing,CM-DSR),并对设计的算法进行仿真实验.结果表明,所提出的CM-DSR协议与DSR路由协议相比较,较大幅度地降低了端到端的传输延迟,减少了路由请求次数,包的提交率也有一定程度的提高.     

基于循环冗余校验码的差错控制分析与实现

在高速数字通信网络中,由于噪声干扰、瞬时中断等原因,导致信号在传输过程中不可避免地会产生误差.为了确保数据在传输过程中的可靠性,可在数据传输过程中引入差错控制策略来检查和纠正差错.循环冗余校验码是目前被广泛采用的错误校验编码,分析了基于循环冗余检验码的反馈重发式差错控制策略.给出了采用硬件和软件分别实现循环冗余校验的可靠途径.     

基于自适应双冗余的TTE调度方法及性能分析

针对TTE (time-triggered Ethernet, TTE) 网络对业务安全性与对业务实时性要求高的问题, 提出了一种自适应双冗余的网络结构, 设计冗余报文的时间标签, 自适应恢复传输, 并设计了TTE网络中的混合流量(TT (time-triggered) 流, RC (rateconstrained) 流, BE (best-effort) 流) 调度规划方法, 根据报文的重要性, 发送端自适应的对网络报文进行分类, 其中, TT信息双网备份传输, RC、BE信息在双网分散传输.此外, 基于确定性网络分析方法, 推导了自适应双冗余调度方法下RC流的闭式延迟界, 并仿真验证了在极限网络、确定网络以及排队论仿真模型下所提方法减小网络延迟的效果, 满足TTE网络在保障业务安全性的情况下对业务实时性的要求.      

基于安全传输策略的网络化预测控制系统设计

为确保网络控制系统中传输数据的完整性、实时性、机密性和可用性,提高系统对抗数据攻击的能力,提出了一种基于MD5散列码、时间戳和AES加密算法的数据安全传输策略,该策略兼顾了系统中控制器端和被控对象端数据传输的安全性和实时性.并从控制策略的角度出发,考虑在系统遭受到数据攻击后,采用基于网络回路时延的网络预测控制方法对数据攻击进行补偿,使系统在受到一定强度的数据攻击后仍然能够进行稳定的控制,从而提高网络控制系统应对攻击的能力.采用S100-1实训平台管道压力控制系统验证了基于安全传输策略的网络化预测控制系统有较好的安全性和抗数据攻击能力.      

Graph-based single-copy routing in delay tolerant networks

This paper presents a new graph-based single-copy routing method in delay tolerant networks (DTN). With time goes on in the networks, a DTN connectivity graph is constituted with mobility ofnodes and communication, and a corresponding greedy tree is obtained using a greedy algorithm inDTN connectivity graph. While there are some bad nodes such as disabled nodes or selfish nodes in delay tolerant networks, the nodes can choose the next proper intermediate node to transmit the mes- sage by comparing the location of neighboring nodes in the greedy tree. The single-copy routing method is very appropriate for energy-constrained, storage-constrained and bandwidth-constrained applications such as mobile wireless DTN networks. We show that delivery ratio is increased signifi- cantly by using the graph-based single-copy routing when bad nodes exist.     

用户属性感知的移动社交网络边缘缓存机制

针对数据流量爆发式增长所引发的网络拥塞、用户体验质量恶化等问题,提出一种用户属性感知的边缘缓存机制。首先,利用隐语义模型获知用户对各类内容的兴趣度,进而估计本地流行内容,然后微基站将预测的本地流行内容协作缓存,并根据用户偏好的变化,将之实时更新。为进一步减少传输时延,根据用户偏好构建兴趣社区,在兴趣社区中基于用户的缓存意愿和缓存能力,选择合适的缓存用户缓存目标内容并分享给普通用户。结果表明,所提机制性能优于随机缓存及最流行内容缓存算法,在提高缓存命中率、降低传输时延的同时,增强了用户体验质量。      

矿井无线传感器网络不同信道传输特性试验研究

为研究无线传感器网络信号在矿井巷道中的传播特性,解决无线传感器节点在巷道中合理布设等问题,采用CC2420、CC1020和CC1100 3种无线射频芯片,设计出分别在2.4 GHz、780 MHz和433 MHz频段工作的无线传感器节点,并选用某矿井作为试验环境,采用3种不同的发射功率（15,5,-5 dBm）对节点在矿井巷道中的接收信号强度（RSSI）和丢包率（PLR）进行了测试分析。试验结果表明,3种不同频段的无线传感器节点的接收信号强度值均随着收发距离的增大而减小,且信号的衰减符合对数模型。通过仿真发现,布设的节点采用15 dBm和5 dBm 2种发射功率时,无线信号基本覆盖了所有巷道,能满足矿井的数据通信需求。若考虑节点的功耗,优先选择5 dBm发射功率;若考虑无线通信距离和质量,优先选择15 dBm发射功率。因此,在矿井巷道环境中应用无线传感器网络时,780 MHz频段的传输性能最佳,发射功率可根据实际情况进行选择。     

Characterization of Wireless Smart Sensor Performance

A critical aspect of using wireless sensors for structural health monitoring is communication performance. Unlike wired systems, data transfer is less reliable between wireless sensor nodes owing to data loss. While reliable communication protocols are typically used to reduce data loss, this increase in communication can drain already limited power resources. This paper provides an experimental investigation of the wireless communication characteristics of the Imote2 smart sensor platform; the presentation is tailored toward the end user, e.g., application engineers and researchers. Following a qualitative discussion of wireless communication and packet delivery, a quantitative characterization of wireless communication capabilities of the Imote2 platform, including an assessment of onboard and external antenna performance, is provided. Herein, the external antenna was found to significantly outperform the onboard antenna in both transmission and reception reliability. However, the built environment, including building materials and other wireless networks, can significantly reduce reception rate and thus increase packet loss. Finally, implications of these results for a full-scale implementation are presented.     

分簇无线传感器网络中提高网络连通性的协作算法

针对分簇无线传感器网络提出了一种基于虚拟天线阵列的协作算法.该算法通过节点间的协作来提高网络连通性,所有节点均按照泊松Voronoj网格模型进行分簇,簇首根据通信链路决定是否激活节点协作;若节点协作算法被激活,簇首从其成员中选择适合的节点作为协作节点共同组成虚拟天线阵列.通过协作,可扩展簇间的通信范围从而与远方节点直接通信以避免出现通信覆盖盲区,或者可补偿信道增益以防止由于信道深衰落所导致的传输失败.仿真结果表明,协作算法在通信过程中具有更好的连通性及能量效率,可有效降低接收端的丢包率,维持网络的连通性,从而延长网络的工作时间.     

基于编码器与NFC修正融合的带式输送机轨道式巡检机器人定位方法

轨道式巡检机器人的高精度定位技术是带式输送机智能化巡检的重要研究方向之一，而矿用带式输送机距离超长，工作环境复杂，严重影响巡检机器人的定位精度。针对目前的轨道式巡检机器人定位技术在矿用带式输送机巡检领域存在的问题，提出了基于编码器和NFC双传感器修正融合的高精度定位方法。分析带式输送机轨道式巡检机器人轨道与环境特性对编码器系数的影响，提出轨道分段原则。利用机器人搭载的编码器数据反馈特点，构建编码器递推定位方法。通过机器人运行的历史数据，对编码器系数进行分段分方向修正，并提出基于递推最小二乘的编码器系数修正方法，以提高编码器对轨道环境的适应性。在此基础上，根据机器人所在轨道分段的位置不同，在段端基于卡尔曼滤波算法实现编码器和NFC数据融合，在段内利用分段分方向修正系数与编码器信息进行递推定位，实现轨道式巡检机器人连续高精度的定位。针对所提方法搭建了实验平台并进行了实物测试，实验结果表明，相较于编码器定位、RFID定位和两者融合定位三种传统定位方式，基于编码器和NFC的修正融合定位算法能够有效提高轨道式巡检机器人定位对轨道环境的适应性，同时提高轨道式巡检机器人的定位精度。      

Long-Term Wireless Structural Health Monitoring of the Ferriby Road Bridge

As part of an effective bridge management system, sensor networks can provide data to support both inspection and assessment. Wireless sensor networks (WSNs) have the potential to offer significant advantages over traditional wired monitoring systems in terms of sensor, cabling, and installation costs as well as expandability. However, there are drawbacks with WSNs relating to power, data bandwidth, and robustness. To evaluate the potential of WSNs for use in bridge management, a network of seven sensor nodes was installed on the Ferriby Road Bridge, a three-span reinforced concrete bridge. Three displacement transducer nodes were placed across cracks on the soffit of the bridge to measure the change in crack width. Three inclinometer sensor nodes were mounted on two of the elastomeric bearing pads to measure the change in inclination of the bearing pads while a final node monitored temperature in the box that contained the gateway. The installation of the WSN is discussed and data from this network is analyzed. Finally, the use of sensor networks to support inspection and assessment is discussed.     

基于无线传感网络的矿山能耗管理系统

针对矿山企业能源利用不合理、能源数据反馈不及时、能源浪费的现状,设计利用无线传感网络技术建立矿山能耗管理系统,采用ZigBee无线通讯协议,设计无线传感网络节点,组建无线网络,实时传输、采集、存储与分析数据,最终实现能耗评佑与管理,达到节能降耗.     

Artificial evolution: a new path for artificial intelligence?

Recently there have been a number of proposals for the use of artificial evolution as a radically new approach to the development of control systems for autonomous robots. This paper explains the artificial evolution approach, using work at Sussex to illustrate it. The paper revolves around a case study on the concurrent evolution of control networks and visual sensor morphologies for a mobile robot. Wider intellectual issues surrounding the work are discussed, as is the use of more abstract evolutionary simulations as a new potentially useful tool in theoretical biology.     

A Follow-the-Leader Approach to Serpentine Robot Motion Planning

Serpentine robots offer advantages over traditional mobile robots and robot arms because they have enhanced flexibility and reachability, especially in convoluted environments. These robots are well suited to inspect large space-fairing truss structures such as the future space station and can also be used to inspect the Space Shuttle cargo bay before launch. Serpentine mechanisms offer unique capabilities on Earth to applications such as bridge inspection, search and rescue, surface coating, and minimally invasive surgery. The work described in this paper will exploit a geometric structure, termed a roadmap, to guide the motions of a serpentine robot in highly convoluted spaces. This approach offers advantages over previous work with serpentine robots because it provides a general mathematical structure that is not mechanism specific, thereby having applications to a large class of problems.