基于FPGA的无线传感器网络节点设计

针对应用日益广泛的无线传感器网络及其所面临的网络节点数据实时处理能力还比较有限的现状,提出了一种新的设计解决方案,即基于FPGA的无线网络传感器节点设计方法.采取应用广泛的基于ZigBee协议的无线传感器网络,将其使用的灵活性与FPGA的数据计算处理快速实时性与配置自由的特点结合起来,充分发挥两者的优势,完成一种更具优势的传感器网络节点设计.     

基于链接预测的水下WSN消息转发算法

随着移动自组织网络的发展以及为了更加便捷地监测和探索水下环境,水下无线传感器网络开始出现并逐渐受到研究人员的重视.水下无线传感器网络可广泛应用于海洋环境监测、资源开采、水下生物研究、海难搜救等诸多水下场景.与传统的无线传感器网络不同,通常,水下无线传感器网络中存在锚定节点和移动节点两种类型的节点,并且由于水声通信的不规则性和水下环境的复杂性,这些给水下无线传感器网络数据传输带来了很多挑战,如节点移动规律复杂、未来链接不确定等.因此,设计合理的水下无线传感器网络消息转发算法,将有助于提高水下数据的传输效率.针对水下无线传感器网络的网络结构特性,利用链接预测方法来预测未来链接情况,特别引入了时空共同邻居指标来分析节点间链接在时空双重维度上的关联.此外,还针对锚定节点通信范围大、计算能力强的特点,使其扮演边缘计算节点角色,来进一步改善链接预测结果.最后,依据链接预测结果为待转发消息选择合适的下一跳节点.仿真实验结果表明:在消息转发副本数限定的情况下,所提算法能够提高消息投递率,缩短消息转发时延.     

一种基于顺序博弈的UWSNs覆盖控制算法

近年来,人们对海洋资源愈加重视,水下无线传感器网络在海洋数据监测、海洋军事、辅助导航等方面的应用引起了广泛关注。一个良好的水下无线传感器网络覆盖控制,首先能够降低覆盖冗余,优化网络空间资源的配置;其次可以减少节点的能耗、降低网络的成本并延长节点的生命周期,使水下无线传感器网络可以更好地完成目标水域环境感知任务。提出了一种基于顺序博弈的水下无线传感器网络覆盖控制方法,用于优化水下无线传感器网络的覆盖控制,期望能够降低节点的能耗,均衡节点之间的能量,最终实现延长网络的生命周期的目标。仿真实验表明,该算法能够提高网络覆盖率和延长网络生命周期。     

一种可调节转发区域的水下传感器路由

水下无线传感器网络路由是水下物联网重要组成部分,可靠高效节能是水下无线传感器网络路由最关心的问题;针对水下无线传感器网络节点路由中能量消耗不均衡和过多冗余转发增加能耗而导致水下无线传感器网络生存周期缩短的问题,提出一种可调节转发区域的水下传感器路由协议(ESAFDBR);ESAFDBR路由协议考虑了当前节点深度和剩余能量,还考虑节点两跳邻域内信息,以这种方式有效减少网络遇到空洞的可能性,平衡网络能量;此外,为抑制冗余节点参与转发,设计划分转发区域,并可根据节点密集程度自适应调整划分区域,有效地提高网络性能.     

基于WSN的汽车尾气监测系统汇聚节点硬件设计

汽车尾气是环境污染的重要来源之一,描述了一种使用无线传感器网络对汽车尾气实时在线监测的方法.为实现系统中汇聚节点需要处理大量数据,通信方式多样的功能,提出了一种以ARM7处理器作为汇聚节点控制器的硬件设计方案.分析了基于无线传感器网络的汽车尾气监测系统汇聚节点的设计需求,进而介绍了其系统构成,最后详细说明了汇聚节点的硬件设计与实现.     

一种基于GPS技术的新型无线传感网络节点设计

针对无线传感网络节点定位的需要,文章给出了一种基于高性能先进精简指令集机器（ARM）STM32系列微控制器,GPS模块以及CC2420射频通讯模块构成的新型无线传感网络节点的设计方案,分析了采用STM32微控制器性能优势,以及GPS坐标数据提取方法;文章给出了系统组成设计;重点阐述了节点的硬件设计,以及接收GPS模块数据的处理程序设计。     

一种基于水下无线传感器网络的目标跟踪方法

本发明公开了一种基于水下无线传感器网络的目标跟踪方法。该方法首先根据最强信号原则选择簇节点,然后根据单跳距离准则组成簇网络对目标进行观测,如果观测信号强度超过阈值,则发送观测数据给簇头节点。簇头节点接收到粗内节点传送的数据,采用改进重采样的粒子滤波算法对当前时刻的目标位置和方差进行估计。根据目标的运动不断地更新簇头节点,将上一簇头节点状态估计值和方差估计值传送给当前簇头节点,再由当前簇头节点采用改进的重采样粒子滤波算法估计运动目标位置,直到运动目标超出了水下无线传感器网络的跟踪范围;本发明使用改进重采样算法的粒子滤波跟踪方法估计水下目标的位置和方差,提高水下无线传感器网络的目标跟踪性能。     

基于NS3的水下LEER协议优化与分析

水下无线传感器网络作为无线传感器网络在水下的应用扩展,成为当今研究的热点。在水下通信中能量补给困难、能量均衡性差、网络生存周期短的问题依然没有得到解决。为了提高水下无线传感器网络数据交付率,延长网络生存期,设计一种适用于水下拓扑动态变化、能量均衡性高的路由协议极为重要。基于层级节能的路由（LEER）协议有效解决了路由空旷问题。优化后的LEER协议采用多sink的拓扑,从单跳延迟、剩余能量、节点密度以及水下节点发生移动层级随之更新的角度,提出基于NS3的水下LEER协议能量均衡优化策略。仿真结果表明,优化后的LEER协议在能量均衡性、数据交付率和适应动态拓扑等方面均优于LEER协议。     

基于能量和地理信息的水下传感器网络协作传输技术研究

研究了一种适用于水下传感器网络的基于能量预测的分布式数据协作通信技术。针对水下复杂的监测环境、水下无线通信以及网络拓扑等动态特性,建立了一种基于H∞的节点能量预测算法,由能量和地理信息建立的二维表进行中继选择并建立了一种分布式数据协作传输技术。该技术根据水下传感器节点间无线链路的广播特性,根据H∞滤波器预测得到的节点剩余能量及其地理位置建立二维表,据此选择最优者作为协作节点,根据无线链路质量自适应选择放大重传和解码重传机制。数学分析表明,H∞滤波器对节点剩余能量的预测精度较高,而且该协作传输技术能够在有效地延长水下传感器网络生命周期的同时显著提高网络的资源利用率和系统吞吐率。     

一种用于水下监测的无线传感器网络的研究

无线传感器网络用于水下监测是近几年来提出的一种新型网络系统。本文对无线传感器节点TelosB的数据采集软件的设计与实现,进行了详细的分析与研究。无线传感器节点TelosB参与水下传感器网络组网平台,本文从硬件和软件两个角度对TelosB节点进行了详细的分析,提出了扩展口通信组网算法。最后结合TelosB节点扩展口通信参与组网时的通信方式,提出了一种扩展口组网算法—轮询监听算法,解决了应用中的通信问题。     

基于LEACH协议的无线传感器网络密钥管理路由方案

针对无线传感器网络中节点易受攻击从而导致密钥泄露的问题,本文提出了一种基于LEACH协议的无线传感器网络密钥管理路由方案。该方案以LEACH协议为基础,引入管理节点来负责密钥的预分发、成对密钥的建立和密钥的更新,同时结合密钥池的生成,利用哈希函数和三元多项式函数来完成密钥的加密和成对密钥的建立,保证了无线传感器网络的畅通性和安全性。仿真结果表明,该方案有效地提高了无线传感器网络的抗毁性,延长了网络的生命周期。     

基于无线传感器网络的环境监测系统研究与设计

为了改善传统的环境监测系统因采用有线网络连接方式而导致的可靠性差、易受损、失效快等问题,引入无线传感器网络(WSN)技术,提出一种基于无线传感器网络的通用综合环境监测系统解决方案;通过对无线传感器网络特点和应用的研究,并参考环境监测系统的现状,结合无线传感器网络技术、嵌入式系统技术和网络通信技术研究和设计了一套适用于多种场合和环境的无线传感器网络环境监测系统;该系统不但有效地克服了传统系统的低可靠性问题,而且增加了新的监测功能,是一套完整、可行的系统。     

基于时间序列相似性的自动观测数据时空异常探测方法研究

针对野外无线传感器获取的时空数据的特点,总结常见的时空异常探测方法,提出了一种根据时间序列相似性度量时空邻域的时空异常探测方法,用于准确检测时空数据的异常情况。采用2012年7月15日黑河流域生态水文无线传感器观测网中13个观测节点的数据进行验证,结果表明:该算法能够有效地探测到无线传感器网络时空数据中的异常,并能识别由于灌溉或降雨造成的伪异常,对其他数据处理探索研究有一定指导意义。     

基于可控节点的水声传感器网络控制系统

针对优化通信协议无法解决的水声传感器网络可靠性和可持续性问题,设计一种具有自主移动能力的水下可控节点,并在该可控节点的基础上设计一种水声传感器网络控制系统。该系统以拓扑控制服务器为中心,从网络部署控制、汇总数据监控和网络拓扑控制三个方面实现对网络稳定性和可持续性的维护。     

6LoWPAN接入互联网的自适应联合网关的设计与实现

无线传感器网络与互联网结构的差异使得两者在接入与数据包处理等方面都面临着一定的技术难点。针对基于IPv6协议的低速无线个域网6LoWPAN( IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Network)与互联网接入方式的问题,用无线射频接入方式代替串口通信方式,提高通信过程中通信速率。同时结合无线传感器网络技术、嵌入式技术、轻量级网络地址转换/协议转换技术uNAT-PT(Micro Network Address Translation-Protocol Translation)、站间自动隧道寻址协议技术ISATAP(In-tra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol)和进程间通信IPC( Inter-Process Communication)机制,在网关处实现了两者之间的自适应适配互通机制,优化数据包流向问题。实验结果表明,无线射频接入方式与协议适配的自适应数据包调度机制能够提高通信过程中的通信速率,减少网络时延,优化网关通信性能。     

Towards energy efficient duty cycling in underwater wireless sensor networks

Multimedia Tools and Applications - Underwater Wireless Sensor Networks devices are usually battery powered and thereby their lifetime is limited. This issue leads to lose data measurements and...     

边界节点对无线传感器网络连通性的影响

无线传感器网络的连通性是确保节点成功组网的基础,相对于内部节点,边界节点对无线传感器网络的连通性有着更大的影响.本文以节点的有效通讯面积为基础,通过理论推导,分析了边界节点的连通性和网络的整体连通性,而后通过仿真研究,分析了存在边界节点与消除边界效应后的网络连通度分布、连通度期望和网络是κ点连通的概率,从而说明了边界节...     

一种改进的UWSAN最大似然目标定位方法

研究水声信道目标定位问题,由于水下定位精度与陆地不同。为了解决水下水声信道中有效传输信息,采用传统的无线传感器阵列网络(UWSAN)最大似然目标定位方法有效性差。为解决上述问题,提出将每个阵列的局域似然函数进行信息提取和压缩,并将信息进行融合。分析每个阵列的局域似然函数特性,并根据高斯函数对归一化似然函数进行拟合,结合各个阵列接收到的能量,在融合时先给拟合的归一化似然函数乘以其接收到的能量,再将各个阵列的对数似然函数相加得到全局对数似然函数,其中最大值的位置就是最大似然法估计的目标位置。数值仿真结果表明,改进方法不但大大降低了局部节点到融合节点的传输数据量,而且在高信噪比下与直接计算似然函数的数值非常接近,可以有效估计目标的位置。     

水下无线传感器网络能量路由协议的仿真研究

水下无线传感器网络对海洋战场的监测要求实时性较强和路由时延较小。针对水声信道传输特点,将路由选择问题转化为非线性规划问题,提出一种基于表驱动路由协议设计思想的选优能量路由协议。该协议在数据传送时总是选取目标函数解较优的路径,从而能够高效利用传感器节点的能量,同时均衡各节点的能量消耗。仿真结果表明,相对于传统能量路由协议...     

无线传感器网络系统平台的开发与设计

基于SIA-MS_1.0硬件平台,在TinyOS操作系统下设计无线传感器网络研究平台。在该无线传感器网络平台上,设计了一个含多传感器的数据采集节点,并在数据链路层对该节点的发送帧进行了研究与设计。对完成的无线传感器节点进行测试、监控。实现了分布式无线传感器网络节点的功能。