基于改进模拟退火算法的无线传感器布设

对于已被证明是组合优化问题的无线传感器布设而言,模拟退火算法是一种有效的解决方法.在生成无线传感器布设方案的过程中,针对传统模拟退火算法的缺陷,采用了保存当前最优布设方案及灵活设置退火温度的改进算法来生成布设方案,并给出了使用该算法的无线传感器布设方案生成流程及算法伪码.最后通过仿真实验验证了该改进算法在生成无线传感器...     

基于桥梁健康监测的传感器优化布设

为了利用尽可能少的传感器,来获取最可靠及最全面的桥梁健康状况信息,必须对传感器进行最优布设,从而实现对结构状态改变信息的最优采集.实验结果表明:本文所提出的方案能够迅速有效地从一个自由度复杂的结构模型中,选择出最优的传感器布设位置.     

一种应用于林业监测的链式分簇无线传感器网络

介绍了无线传感器网络在林业监测应用中的优势,提出了适合于林区监测的、基于链式分簇的无线传感器网络的布设方案,并描述了基于ZigBee网络协议的方案实现.     

监测人体健康的智能鞋垫设计

笔者设计了一款可以监测人体足部步态信息的鞋垫。此鞋垫通过合理布设传感器,检测人体足部的压力信号,通过各个部位压力值的不同,结合GPS定位,分析人体静止或移动状态下的步态信息,从而预测人体健康情况,并提出有益建议。通过针对不同人群构建不同的信号库,长期记录足部各个方向的信号,与标准库中的最优信号方案比较,使用大数据与人工智能技术,提出最优信号方案,从而对用户步行姿态及足部潜在疾病提出科学建议和有用信息。     

高炉炉墙探测棒的传感器布设研究

通过建立内嵌探测棒的高炉炉墙温度与炉墙厚度在线监测模型,并对其不同高炉炉墙厚度时的温度场进行稳态数值仿真,得出探测棒在不同高炉炉墙厚度时中轴线温度曲线的变化规律。根据探测棒中轴线温度曲线的变化规律,通过温度最大误差、平均误差等指标分析了三种不同的传感器布设方案,确定了传感器在探测棒上的布设数量和布设方案,实现了实时准确测量探测棒的温度场分布情况,结合探测棒长度数据进而推算出高炉炉墙的温度场分布情况,为指导高炉的正常运转和保证高炉长寿奠定了基础。     

无线传感器网络中传输范围调整的动态规划算法

研究在无线传感器网络中如何选择活动的路由节点及其传输范围,以有效节省能量的消耗。在节点随机布设的线性网络中,当网络传输流量一定的条件下,提出了三种路由节点选择及其传输范围调整算法,获得最优无线传输范围与通信流量之间的关系,数值计算证实了其中的动态规划算法可以选择到最优能量消耗的路由节点及其传输范围。     

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。     

随机性参数分布式量化估计及其最优比特分配

本文研究总比特率给定下随机向量参数分布式量化估计及其最优比特分配问题.与现有文献大都假定每个传感器的量化比特率给定而不是最优分配下研究随机性参数的分布式量化估计问题不同的是,本文将综合考虑最优量化器、最优估计器算法以及给定总比特率下的最优比特分配问题.针对向量状态标量观测模型,首先借助现有文献给出基于量化观测的最优估计器及其误差协方差阵形式表达,其次得到各传感器的渐近最优量化器实际为著名的Lloyd-max量化器,且各传感器的渐近最优量化级数与信噪比成正比,同时引入一种次优的求解非负整数比特率的方法.考虑到当传感器数目比较大时,初始的最优估计器算法运算量很大,设计了一种渐近等价的迭代量化估计器算法,其计算负担大大减轻,且对于存在延迟或丢包的网络环境亦适用,增强了算法的鲁棒性.仿真结果表明,本文提出的最优比特分配方案估计性能明显优于一般的均匀比特分配方案.     

轻小型无人机城市三维建模精度分析与评价

针对目前城市三维模型构建缺乏可量化的精度评价指标问题,提出城市三维模型精度分析评价的控制点布设方案。该布设方案在遵循低空航摄控制点布设规范的基础上,根据统计特性,布设控制点以及检查点。采用该控制点布设方案进行了试验。分析表明,该方式为三维模型构建精度评价提供了一套较为有效的解决方案。     

基于单向散列链的定点布设无线传感器网络密钥分配方案

针对有重部署需求的定点布设无线传感器网络,提出基于单向散列链、支持身份认证的密钥分配方案。方案采用密钥链分段激活方式,可以有效抵制节点俘获攻击造成的安全威胁,安全性能好;支持节点重部署,从而可以保障有良好的网络覆盖率。     

All-IP communication between wireless sensor networks and IPv6 networks based on location information

The paper proposes a scheme on achieving all-IP communication between wireless sensor networks and IPv6 networks based on sensor nodes' location information. The paper proposes the sensor node's IPv6 address structure based on location information, the IPv6-address configuration algorithm based on the proposed IPv6 address structure, the mobility handoff algorithm and the routing algorithm in the link layer. The location information of sensor nodes is utilized to achieve the IPv6-address configuration algorithm and the routing algorithm. In the mobility handoff algorithm, neither does a mobile sensor node need a care-of address during the mobility process, nor is involved in the mobility handoff process. Therefore, a mobile sensor node's power consumption is reduced and the life span is prolonged. The paper analyzes the performances of the proposed scheme and the existing schemes, and the analytical data show that the performance of the proposed scheme is better.     

无线传感器网络节点定位机制的研究

无线传感器网络的许多应用都是基于节点的位置信息。传感器网络由于节点数量巨大,而且资源十分有限,全部节点都采用类似GPS的定位设备是不适宜的。文章介绍了无线传感器网络基于节点之间的连通性来估计节点的位置的定位算法,方法是在传感器网络中预先部署十分少量已知位置信息的信标节点,然后通过节点之间的跳数信息,实现对节点位置的估计。仿真显示该算法具有较好的实用性。     

iTPS: an improved location discovery scheme for sensor networks with long-range beacons

In this paper, we present time-based positioning scheme (iTPS), a purely localized location detection scheme for sensor networks with long-range beacons. iTPS relies on time difference of arrival (TDoA) of radio frequency (RF) signals measured locally at each sensor to detect range differences from the sensor to four base stations. These range differences are combined to estimate the sensor location through trilateration. iTPS is an improvement over TPS (Cheng et al., IEEE INFOCOM, 2004), which produces two ambiguous position estimates when sensors are close to any base station. iTPS substantially reduces the number of ambiguous estimates and can improve accuracy. Features of iTPS include low communication overhead for sensors, no requirements for time synchronization, low computational overhead due to simple algebraic operations, and high scalability. We conduct extensive simulation to test iTPS and compare it with TPS. The obtained results show that iTPS is an efficient and effective scheme for location discovery in sensor networks with long-range beacon stations.     

一种新的无线传感器网络节点自定位技术

在无线传感器网络中,节点定位技术是许多应用的支撑技术,具有重要地位。目前已经出现各种各样的定位算法,KPS算法不需要测距,具有一定的优越性,但在某些应用中存在定位精度较低的问题。针对这一问题,提出了一种新的改进KPS定位精度的算法,仿真结果表明,该改进算法能够明显提高定位精度。     

基于浮标的3D水声传感器网络节点定位

节点位置的确定是水下无线传感器网络的应用基础。为了提高节点定位精度并延长网络生命周期,提出一种使用海面浮标节点作为参考节点的水下传感器网络节点定位算法。仿真结果表明该方法提高了节点定位的精度,并在一定程度上减少了能耗。     

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。     

Ultrasonic device localization and its potential for wireless sensor network security

A main aspect in wireless sensor networks with numerous sensor nodes is location awareness. While major scientific activities are concentrated to ultra-wideband solutions, some systems specially designed for indoor application try to rely on ultrasonic (US) localization. This paper presents concept and test setup of a new “Indoor-GPS” system and discusses advantages and disadvantages. Because location information is a crucial parameter which may be manipulated for attacking the sensor network, an encryption scheme is presented and aspects of sensor node compromise are pointed out. Advantages of US localization for sensor authentication are displayed which are especially provided using permanently installed localization equipment with periodic activity.     

基于最优信标组的扩展卡尔曼定位算法

节点定位是无线传感网的关键技术之一.针对传统的基于RSSI的定位算法精度低的问题,提出一种基于最优信标组的扩展卡尔曼定位算法(BBG-EKF).该算法分析影响定位精度的两个因素:未知节点与信标节点的距离和信标节点间的共线性,提出一种最优信标组选择机制,进一步通过扩展卡尔曼滤波实现精确定位.新算法复杂度低,定位过程中节点...     

无线传感器网络节点自定位技术

节点位置信息是许多无线传感器网络应用的基础，节点自定位技术在无线传感器网络中具有重要地位。目前已经出现了各种节点定位算法，其中的KPS算法不需要锚节点和复杂的测距技术，具有一定的优越性，但当网络部署在非理想的环境中时，存在定位精度较低的问题。该文针对这一问题，提出了利用运动学定位方法对KPS算法中的参考节点位置进行修正，从而提高节点定位精度。仿真结果表明，改进算法能够明显提高非理想环境中的节点定位精度。     

A mixed integer genetic algorithm used in biological and chemical defense applications

There are many problems in security and defense that require a robust optimization technique, including those that involve the release of a chemical or biological contaminant. Our problem, in particular, is computing the parameters to be used in modeling atmospheric transport and dispersion given field sensor measurements of contaminant concentration. This paper discusses using a genetic algorithm for addressing this problem. An example is given how a mixed integer genetic algorithm can be used in conjunction with field sensor data to invert a forward model to obtain the meteorological data and source information necessary for prediction of the subsequent concentration field. A new mixed integer genetic algorithm is described that is a state-of-the-art tool capable of optimizing a wide range of objective functions. Such an algorithm is used here for optimizing atmospheric stability, wind speed, wind direction, rainout, and source location. We demonstrate that the algorithm is successful at reconstructing these meteorological and source parameters despite moderate correlations between their effects on the sensor data.