基于无线传感器网络的海水水质在线监测系统开发

针对海水水质现场采样监测问题的困难性,提出了一种利用无线传感器网络技术和计算机技术的在线监测方案。方案涵盖感知层、网络层和应用层,通过把现有的水质传感器连接到微控制器上,利用无线传输模块实现点区域的数据汇集,汇集数据通过GPRS模块接入互联网中,上位机服务器接收和处理数据并把结果存放到数据库中。方案对无线传感器网络的布设做了简单的介绍,给出了监测网络的数据传输存储流程,并对上位机服务器程序和海水水质数据库的建设做了详细介绍。方案通过实物搭建和实验验证了可行性。     

基于小波树模型的CoSaMP压缩感知算法

无线传感网络存在网络带宽限制和传感器节点的能耗问题,实际应用中通常希望可以通过重构算法从采集的少量数据中还原出原始信息,压缩感知理论为上述问题提供了一个解决思路。利用压缩感知理论,对无线传感器网络中温度传感器的监测信号进行了压缩感知的应用研究。针对传统压缩采样匹配追踪(CoSaMP)算法中测量次数多、重构精度低等问题,利用信号的小波系数所形成的连通树的结构特性,提出了基于小波树模型的压缩采样匹配追踪算法。将该算法应用到无线传感器网络监测信号的压缩感知仿真实验中,与传统压缩采样匹配追踪算法的重构性能进行比较,结果表明该算法较传统压缩采样匹配追踪算法在一定范围内对无线传感器网络中的温度信号具有更好的压缩感知性能。     

面向物联网传感器事件监测的双向反馈系统

针对一般无线传感器网络事件监测算法没有考虑物联网数据的动态不确定性问题,提出面向物联网多维动态不确定数据的事件监测双向反馈系统.该系统分为基站和无线传感器节点2个子系统,其中基站子系统(Base Station Subsystem,BS)采用BS动态容错训练策略,利用因子分析法计算容错阈值并将其反馈到无线传感器节点子系统(Wireless Sensor Nodes Subsystem,NS),以调整无线传感器节点子系统的动态不确定数据事件监测参数;其中无线传感器节点子系统采用NS动态容错训练策略,在利用人工神经网络的动态容错能力减少事件监测通信损耗的同时,通过所建立的以容错阈值为参数的人工神经网络事件监测模型进行事件监测,并将监测结果反馈到基站子系统,以驱动基站子系统计算新的容错阈值,实现基站与无线传感器节点子系统的双向反馈循环,完成面向物联网的多维动态不确定数据的事件监测,最后通过实验验证了算法的有效性与可行性.     

无线胸外按压反馈监测系统的设计与实现

介绍了一种基于无线传感器网络的胸外按压反馈监测系统.该系统集成了压力传感器、加速度传感器和心电监测模块,可实时采样处理胸外按压过程中多项关键参数.该系统基于无线通信网络,采用优化设计的无线通信协议和无线基站监测界面,实现了一台基站对多节点胸外按压反馈数据的无线监测.     

无线传感器网络中分布式数据挖掘算法研究

研究无线传感器网络中数据挖掘问题.针对大量高维冗余且不确定的无线传感器网络监测数据传送到中央服务器上使用传统的数据挖掘方法进行挖掘的缺点相当明显,导致耗费了珍贵的网络能量.为解决上述问题,提出在每个传感器节点上进行基于粗糙集与遗传BP网络相结合的分布式数据挖掘算法,利用GA来训练BP网络的阈值和权值来构成遗传BP网络(GABP),克服BP网络的某些不足;利用粗糙集RS在消除冗余信息、处理不确定性数据等方面的优势,缩减训练数据输入BP网络的维度.仿真结果表明,改进算法能有效地实现对无线传感器网络中的数据进行分类,取得了较理想的效果.     

无线传感器网络单基站调度算法

对于无线传感器网络(WSN)移动基站的调度问题,提出了一种基于线性规划方法的移动单基站调度算法。首先,通过对移动单基站调度问题的形式化描述,对该问题在时间域中进行了数学建模,并使用重建模技术,将问题从时间域转化到空间域以降低求解复杂度,然后基于线性规划理论建立了一个多项式时间复杂度的最优算法。模拟仿真实验验证了该算法的有效性,实验数据表明该移动基站调度算法能有效地延长无线传感器网络的网络生命周期。     

基于最优化理论的无线传感器网络通信模型

针对无线传感器网络中多源多基站的最大生命期问题,提出一种基于最优化理论的网络通信模型。根据无线传感器网络能量限制和数据流量守恒原则建立整数非线性规划模型,以网络最大生命期为最优目标,将能量和带宽作为限制的多约束条件,利用最优化技术中的分布式算法求解该模型。仿真结果表明,在多基站环境中,该模型能够延长网络生命期。     

基于压缩感知的无线传感器网络数据融合算法

无线传感器网络中存在大量的数据冗余,数据融合技术通过对采样数据进行压缩,消除冗余,有效的减少了节点发送的数据量,延长传感器网络的寿命．提出了压缩感知与数据转发相结合的数据融合算法,在网络采样数据收集的过程中根据节点的子节点个数选择利用压缩感知对数据进行压缩还是直接对数据进行数据转发．仿真结果表明,和基于压缩感知的数据融合算法相比,数据转发与压缩感知相结合的数据融合算法,有效地在平衡节点间负载的同时减少节点的发送量．     

无线传感器网络中非均匀的节点布置

在无线传感器网络中,传感器节点将收集到的数据传输到簇头,经簇头聚合后数据包以多跳方式发送到基站。靠近基站的节点,因转发的数据较多而提早死亡,出现所谓的能量空洞问题。为此,对无线传感器网络中节点的能耗情况进行了研究,提出了一种非均匀的节点布置算法,得出了一个布置传感器节点的密度函数,在靠近基站的区域内布置较多的节点。仿真实验表明,非均匀的节点布置算法能有效延长网络的生命周期。     

基于蚁群优化的无线传感器网络路由算法

如何在资源受限的无线传感器网络中进行高效的数据路由是无线传感器网络研究的热点之一。基于群智能优化技术的蚁群优化算法被广泛应用于网络路由算法。提出一种无线传感器网络蚁群优化路由算法,能够保持网络的生存时间最长,同时能找到从源节点到基站节点的最短路径;采用的多路数据传输也可提供高效可靠的数据传输,同时考虑节点的能量水平。仿真结果表明:提出的算法延长了无线传感器网络的寿命,实现无线传感器网络在通信过程中快速、节能的路由。     

基于空间相关性与灰色模型的WSN数据压缩方法

针对目前无线传感器网络（WSN）数据压缩方法的计算复杂度高、压缩效率和数据恢复准确率较低的情况,提出基于簇头-基站分离式结构的WSN数据压缩方法。该方法在WSN的单层分簇结构的基础上,要求感知节点将采集的原始数据分段发送,采用原有WSN数据压缩方法对簇头节点接收的数据进行空间相关性压缩,在基站采用灰色模型进行数据恢复。另外,通过实验分析灰色模型与灰色马尔可夫链模型对数据的恢复效果,给出算法最优模型与段长。仿真结果表明,提出的方法相比传统线性回归方法在较高压缩效率时可显著提高数据恢复精度。     

Enhancing data delivery with density controlled clustering in wireless sensor networks

Microsystem Technologies - Wireless sensor networks (WSN) are primarily used for sensing and collecting the information from environment. This information is sent to base station (BS), where, it is...     

WSN中故障诊断性能与平均节点度研究

在基于无线传感器网络的结构健康监测中,故障节点产生并传输的错误数据将消耗节点的能量和带宽,同时会形成结构健康监测的错误决策。针对该问题,提出一种节点故障诊断算法,利用节点感知传感数据的空间相似性,通过对邻节点所感知的传感数据进行比较,确定检测节点的状态,将测试状态向网络中其他相邻节点进行扩散,实现网络中全部节点的故障检测。同时介绍在不同平均节点度下改善故障诊断率的方法。实验结果表明,该算法能够获得较好的性能。     

基站选择Sink的无线传感器网络路由协议

节点的能量标志着无线传感器网络(WSN)的生命周期,但是当前一些路由协议不能够很好地平衡、延长网络的生命周期.基于此,提出了一种基站选择Sink的无线传感器网络的路由协议.该协议利用环和边构成扇形区域,基站选择几个能量较大的节点作为扇环内的Sink,这些Sink采用TDMA的原理轮流成为当前的Sink,从而平衡整个网络的能量开销.仿真结果表明,该基站选择Sink的路由协议要比CWR协议更能节约能量、延长网络的生命周期.     

一种高效节能的PR-MAC协议

为解决无线传感器网络能耗过大和效率不高的问题,提出一种功率控制和多速率自适应的PR-MAC协议。该协议采用功率控制和多速率自适应技术,在降低能耗的同时提高网络的吞吐量。仿真实验结果表明,该协议采用基于节点剩余能量和距离基站跳数的随机退避策略可提高网络效率,在选择节点发送数据上考虑节点的剩余能量和距离基站跳数等因素,能有效地平衡无线传感器网络的能量。     

两层传感器网络中隐私保护的等区间近似查询算法

隐私保护已经成为拓展无线传感器网络（WSN）应用的关键因素,是当前的研究热点。针对传感器网络中感知数据的安全性问题,提出了两层传感器网络中隐私保护的等区间近似查询（PEIAQ）算法。首先,将传感器节点编号及其采集的数据等信息隐藏在随机向量中;然后,基站根据接收到的向量信息构造线性方程组,从而得到包含全局统计信息的直方图;最后,根据直方图完成近似查询。此外,PEIAQ利用数据扰动技术和传感器节点与基站共享密钥的方式来对感知数据进行加密,保证了感知数据的隐私性。仿真实验显示,PEIAQ的通信量在查询阶段明显低于隐私保护通用近似查询（PGAQ）的通信量,约节省60%,因此,该PEIAQ具有低能耗、高效率等特点。     

Crossbow平台上的PMCS机制实现

根据无线传感器网络(WSN)具有的异构性与海量数据的特性,在Crossbow平台上搭建WSN获取土壤、空气和辐射等数据信息。为方便数据的接收和转发,在与一个或多个基站建立连接时,实现一个并行监控系统,用于监听多个基站的数据接收和转发请求,同时对XML格式数据进行解析,将有效数据存储到Oracle数据库中,以便于Web端应用程序的开发,从而实现异构数据的灵活配置和多基站服务请求的及时响应和协同工作。     

Post-order based routing & transport protocol for wireless sensor networks

In this paper, we propose a lightweight, application independent transport protocol for communication of the nodes belonging to a wireless sensor network (WSN) with the nodes belonging to a local area network. The framework consists of a novel downstream routing scheme and a well-known tree based upstream routing protocol for WSNs. The downstream routing protocol leverages Post-order Numbering (PN) of sensor nodes in the collection tree network formed and maintained by the upstream routing protocol. Through the proposed transport framework, using a technique similar to NATing, we achieve a seamless integration of WSNs and IP networks. The proposed protocol was not only evaluated by extensive simulations, but also implemented on a real test bed to show its practical deployability. We built our test bed around a small Wireless Distribution System (WDS) consisting of two laptop computers and eight Micaz motes attached with MTS300 sensor boards. We connected one of the computers in WDS via Ethernet to the LAN while the other operated as a server with a serial forwarder. A gateway board was attached to the second computer via a USB port which enabled it to function also as a base station for the WSN. A distinct advantage of the proposed framework is that an IP client can directly communicate with a sensor node through its base station.     

无线传感器网络中的查询合并算法

根据无线传感器网络资源有限的特点,提出一种针对类SQL语言的查询简化与合并算法。算法根据基站上保存的属性历史数据,预测查询合并前后的能量消耗,如果合并后能耗减少,则将查询合并为一个新查询。仿真实验结果表明,合并可以减少网络中查询的数目,避免发送大量冗余数据,达到降低能量消耗的目的。