无线传感器网络节点的低功耗设计

无线传感器网络(WSNs)能够协作地实时监测、感知和采集各种环境对象的信息,并将信息传递给系统用户主机进行分析处理。节点具有感知和路由的功能,在实际的应用中,功耗是影响节点工作寿命的关键因素。设计分析了WSNs系统功率消耗的构成,并从硬件和软件方面提出和总结了WSNs的低功耗设计方法,设计了一种低功耗的WSNs节点,并进行了测试,结果证明:该方法适合WSNs节点的应用,具有易使用、低功耗特点。     

基于阿基米德螺旋的WSNs节点部署的能耗均衡算法

无线传感网络WSNs(Wireless Sensor Networks)是由资源受限的节点构成.而能量是节点最稀缺资源,据此需要保存能量,才能优化网络寿命.为此,先分析了通过平衡能耗优化网络寿命问题,然后提出基于阿基米德螺旋的WSNs节点部署的能耗均衡算法AS-DBEC(Archimedes' Spiral-Based Deployment balancing energy consumption algorithm).AS-DBEC算法提出基于阿基米德螺旋的部署函数,将阿基米德螺旋转换成离散形式,再将节点部署于离散位置.最后,评估了AS-DBEC算法在能耗均衡和网络寿命方面的性能.     

基于电量检测的WSNs智能休眠方法

为使无线传感器网络（WSNs）中传感器节点的电池电量得到充分利用并降低传感节点能量消耗,提出了一种基于传感节点电量检测的WSNs智能休眠方法,以达到智能化管理WSNs传感节点电池电量的目的。详细地论述了WSNs智能休眠方法的设计思路和实现方法。测试结果表明：此休眠方法可＂智能＂地降低WSNs节点的功耗,为WSNs的进一步发展与应用奠定了一定的基础。     

一种面向目标跟踪的无线传感器网络分簇算法

用于目标跟踪的无线传感器网络(WSNs)一般采用分簇的系统架构,针对高密度的WSNs,设计了基于节点度数的分簇算法(CAND),该算法引入由具有相似度数的节点组成的虚拟节点的概念.组成虚拟节点的多个节点按分配的TDMA时隙轮流充当簇首.仿真实验表明:该算法在满足目标跟踪的前提下,能有效地减少簇的更新,延长整个网络的寿命.     

一种休眠机制下无线传感器网络的自治愈方法

为减少无线传感器网络(WSNs)大规模应用中出现的节点同步失效、数据丢失的问题,通过对现有WSNs应用系统的研究,提出了一种全网节点同步休眠机制下WSNs的自治愈方法.详细介绍了该方法的设计思路、实现方法及测试过程.测试结果表明:此方法可针对数据丢失和时间同步失效的节点进行节点自救,实现丢失节点的再入网、再同步,提高WSNs系统的稳定性,为WSNs的应用提供更好的条件.     

电气设备温度监测的无线传感器网络节点设计

提出了一种可用于对封闭式开关柜内的电气设备进行测温的无线传感嚣网络( WSNs)节点的设计方案.用可编程片上系统(PSoC)作为处理器模块的处理器,运用于WSNs节点的设计之中,使WSNs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.详细阐述了节点系统的硬件和软件实现,并给出了实验结果,其实...     

基于模糊逻辑推理的WSNs非均匀分簇算法

为了进一步降低无线传感网络WSNs(Wireless Sensor Networks)能耗,拓延网络寿命,提出了基于模糊逻辑推理的WSNs非均匀分簇算法,记为DUCF.DUCF算法充分考虑了节点剩余能量、节点度以及离基站距离.根据经验制定模糊规则,通过模糊推理系统得到节点当选为簇头的几率和簇尺寸.DUCF算法形成非均匀簇,进而平衡簇头间的能量消耗.仿真结果表明,DUCF算法在网络寿命、能量消耗方面的性能优于LEACH、CHEF和EAUCF算法.     

一种适用于近海环境监测的WSNs节点设计方法

针对传统近海环境监测无线传感器网络（ WSNs）节点存在开发成本高、可扩展性差、通信距离短等不足,提出了一种基于开源Arduino软硬件平台,设计近海环境监测WSNs节点的方法。方法依据近海环境监测的实际需求,首先对传感器节点的微控制板进行了选型与定制,并给出了节点总的功能模块设计框架;然后对节点软硬件设计中涉及的节点供电优化、多种通信机制的融合、长距离通信等关键问题提出了相应的解决方案。实际应用结果表明：设计的节点所构建的WSNs,能实现连续实时采集监测区域的多种环境要素,并将数据稳定可靠地上传至服务器,传感器网相邻节点的通信距离可长达1000 m以上。所设计的WSNs节点具有开发成本低、接口丰富、可扩展性强、组网简单等特点,节点除满足近海环境监测实时获取数据的功能需求外,还可以应用到淡水的实时环境监测,具有较好的应用前景。     

基于协作传输的大范围WSNs能耗均衡分簇算法

由于大范围无线传感器网络（WSNs）节点的数量巨大,网络的能量消耗极不均,提出一种基于协作传输的分簇算法—EBBMCC—LS算法。该算法在保证网络均匀分簇的前提下,能保证网络中簇头节点的均匀分布,在簇间通信时加入协作传输策略,传感器节点之间通过协作传输构成虚拟多天线系统,改善系统性能,解决了大范围WSNs中的能耗不均现象。实验验证：该算法能够均衡大范围WSNs中的能耗,延长网络寿命,可促进大范围WSNs应用的推广。     

改进的离散果蝇优化算法在WSNs覆盖中的应用

针对无线传感器网络( WSNs)随机部署产生的区域覆盖率低、节点利用率差问题,提出一种改进的离散果蝇优化算法( FOA)对WSNs覆盖进行优化.新算法引入自适应步长的分类嗅觉随机搜索和基于移民操作及精英库的多种群协同进化机制,提高了优化精度和效率.仿真实验结果表明:新算法有效解决了WSNs覆盖问题,在确保网络覆盖率最大化的同时节点利用率较大,延长网络寿命.     

一种无线传感器网络能耗均衡的自适应拓扑博弈算法

针对无线传感器网络节点能量有限与能耗不均衡导致网络生命周期提前结束的问题,运用势博弈理论将节点的平均寿命、节点最短寿命、网络的连通性以及覆盖性应用到效益函数的设计中,建立一种基于序数势博弈的能耗均衡的拓扑控制模型,以证明博弈模型是序数势博弈.基于该势博弈模型,提出一种能耗均衡的自适应拓扑博弈算法.该算法根据节点平均寿命调整自身的功率,帮助最短寿命节点降低功率,延长整个网络的生存时间.仿真实验及对比分析表明,所提出的算法相比于其他基于博弈论的拓扑控制算法,能够改善网络能量的均衡性,提高网络能量效率,保证网络拓扑的健壮性,增强网络拓扑的自适应性.     

无线传感器网络节点分布策略研究

提出了解决无线传感器网络寿命问题的基础是节点分布策略,在一般的无线传感器网络模型和通讯模型下给出了具体的h_max~η节点数分布模型,从根本上解决了制约无线传感器网络寿命的瓶颈节点问题。仿真结果显示,比起简单的节点随机分布模型,h_max~η节点数分布模型极大地延长了网络寿命。     

基于模糊强化学习和果蝇优化的WSN数据聚合算法

在无线传感器网络中,传感器的能量时有限的,如果传感器的能量耗尽,那么无线传感网络的鲁棒性和寿命就会大大降低.因此,提出了基于模糊强化学习和果蝇优化的数据聚合机制,以最大限度地延长网络寿命,并进行高效数据聚合.首先,网格聚类用于簇的形成和簇头的选择,接着评估各个网格簇所有可能的数据聚合节点,然后采用模糊强化学习选取最佳数据聚合节点,最后利用果蝇优化算法动态定位整个无线传感网络的数据汇聚节点.仿真结果表明,提出的数据聚合方案在能耗和网络鲁棒性方面优于对比方案.     

无线传感器网络节能探索与研究

无线传感器节点往往由电池供电,由于电池只能存储有限的能量,使得无线传感器网络注定寿命很短,因此,最大限度延长传感器设备的使用寿命是一个重要的研究方向和课题.在本次无线传感器网络节能探索研究中,分析了能量收集与管理策略,能量收集主要收集环境能源,如太阳能,通过超级电容实现能量的存储.能量管理主要通过能量预算让传感器节点处于能量中性区间.为了降低无线传感器节点能量消耗,采用超低功耗唤醒接收器在低能耗的情况下连续侦听信道,降低与通信相关的功耗.星型异步M AC协议和超低功耗唤醒接收器可以结合使用,以提高传感器网络的能源效率.实验结果表明,与传统方案相比,该方案在能源效率、功耗和吞吐量方面都有较大的提高.     

无线传感器网络分簇路由协议的研究与应用

无线传感网是由许多具有计算能力的智慧无线节点组成的网络,这些无线传感节点负责收集周边环境的各类数据进行汇总处理,使得人们可以实时获得大量可靠的信息.在无线传感网络中,网络协议设计的主要目的是降低网内节点在通信上的能耗,从而延长网络的工作寿命.本文以分簇路由协议为研究对象,对国内外典型的分簇路由协议进行分析和比较,分析分簇路由协议存在的问题,并预测未来发展的趋势.     

基于C#的极低功耗无线网络温度监测系统的上位机软件设计

由包含MSP430单片机和nRF24L01射频收发器的无线传感器节点组成的无线传感器网络具有功耗低、节点体积小等特点,能实现随机分布的传感器网络自组织,可以广泛地应用于各类无线数据通讯、环境监测、安防系统等领域。文章介绍了采用C#语言编写MSP430单片机与PC机之间的串行通信软件的方法,分析了基于C#的极低功耗无线网络温度监测系统的上位机软件设计技术。     

基于演化博弈的无线传感器网络分簇算法

针对无线传感器网络中节点负载过重与能耗不均衡而出现网络能量空洞的问题，基于演化博弈理论建立一种簇头竞选的博弈模型，同时提出一种基于演化博弈的无线传感器网络最优成簇算法。运用节点的剩余能量、数据接收能耗和数据转发能耗设计簇头演化博弈的收益函数，并将最优发射功率控制机制应用于簇成员的选择，从而形成稳定连通的网络分簇结构。仿真实验表明该算法平衡了节点负载，从而均衡网络能量，有效改善网络中过早出现能量空洞的问题，进而延长了网络生存时间。     

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.     

融合RFID 的无线传感器网络节能研究

针对节省传感节点能耗和均衡整个网络中各节点能耗的问题,该文提出一种融合射频识别设计与优化路由协议的无线传感器网络节能方法。该方法首先采用RFID标签和阅读器分别与无线传感器网络节点以及无线设备融合,然后对该融合策略进行分析与设计,最后结合了LEACH算法的思想。实验仿真表明,新方法在延长整个网络生命周期和降低整个网络中的能耗方面明显优于LEACH算法。     

一种通过剩余能量过滤进行簇头选举的低能耗无线路由算法

基于LEACH协议提出一种改进的无线传感器网络的自组织路由算法。该算法在原LEACH协议的簇头产生环节做了较大改进,在簇头产生过程中,将当前节点剩余能量与全无线传感器网络节点平均剩余能量进行比较,防止剩余能量小于全网平均剩余能量的节点当选簇头,进一步优化了全网络节点能量消耗的均衡性,有效推迟了节点的死亡时间。通过在簇头选举阶段使用有目的性的筛选取代LEACH的随机选取,实现降低无线传感器网络能耗、延长网络生命周期的目的。通过MATLAB仿真软件进行试验测试,结果表明,改进的算法可以提高无线网络的生命周期,均衡无线网络能量消耗,增加网络吞吐量,有效延迟无线网络节点的死亡时间。