低功耗WSN节点及其接口协议的设计

提出了一种基于MSP430和CC2530的低功耗无线传感器网络节点的设计方法。从硬件和软件两个方面阐述了这种设计方法及其具体实现,通过实验完成了对节点消耗电流的测量和分析。应用结果表明,采用这种方法设计的节点能够在低功耗的条件下稳定可靠地工作。     

CC1110在低功耗无线传感器网络中的应用研究

低功耗设计已成为无线传感器网络应用研究的重要方面,针对无线微控制器CC1110在节点分布密集、数据采集时间随机的传感器网络中的应用,提出了一种基于"唤醒—侦听"星型结构的传感器网络低功耗工作模式,详细阐述了硬件开发、软件流程控制、系统工作模式三个方面的低功耗设计。     

矿用无线传感器节点低功耗设计与实现

低功耗是无线传感器网络设计中的关键问题。本文以低功耗单片机MSP430为MCU,设计一种应用于矿用顶板离层无线监测系统的无线传感器采集节点。该节点主要功能是运用无线唤醒(WOR)模式,周期性监听信道,实时采集位移数据,并通过RF通信模块传送至监控分站。在分析MSP430的低功耗原理及工作模式的基础上,从硬件设计、工作原理、通信方式上详细阐述节点的低功耗设计技术,同时介绍节点低功耗的应用实现。经过测试,该无线传感器节点具有功耗低、可靠性高的特点,从而最大限度地利用有限的电池能量,在恶劣的矿井环境下具有较高的实用价值。     

基于压电能量收集技术的无线传感器节点设计

针对传统无线传感器模块在复杂环境中电池适应性差、维护困难的弊端,设计了基于压电能量收集自供电技术,并具有超低功耗特性的无线传感器网络节点模块;方案采用PZT陶瓷实现压电换能,围绕LTC3588-1进行电源管理,提出了以CC430作为控制核心的应用端低能耗工作模式算法,实现完整的系统构建;实验表明,压电能量收集器可以支持具备低功耗特性的无线传感器模块正常工作。     

一种超低功耗无线传感器网络MAC协议

在无线传感器网络中,能量是一个关键资源。传感器网络节点通常在大部分时间里处于休眠状态以节约能量。其中,节点间精确地同步和超低的休眠功耗能够本质上延长无线传感器网络节点的寿命。然而现实中节点在唤醒周期设置、时钟源选择和网络节点同步时很难满足理论研究时提出的要求。因此,提出了一种低功耗无线传感器网络MAC协议:允许节点使用多种时钟源实现功耗最优配置,在休眠时采用内部时钟以达到最低功耗,在工作时采用外部晶振以保证射频性能,同时为了解决多时钟源误差增大且休眠周期变化带来的问题,提出了多时钟源休眠唤醒机制和节点同步策略。最后文章在IEEE802.15.4硬件测试平台上完成了多时钟源MAC协议与SMAC协议的实证测试,结果表明对比SMAC协议的唤醒和同步机制,低功耗无线传感器网络MAC协议在传感器网络节点上能够极大地减少休眠功耗并显著地节约同步的时间,从而大大延长节点寿命。     

基于正态分布的传感器网络低功耗路由研究

作为一种新型的无线自组网络,传感器网络在环境与军事监控,地震与气候预测等许多方面都具有广泛的应用前景。由于在敌意或恶劣环境下,节点的能量无法补充,因此,研究如何延长整个传感器网络的寿命具有重要意义。基于传感器节点的正态分布模型,提出了一种低功耗路由协议,新协议采用“分簇”与“分环”技术,相邻环中的同簇节点之间利用单跳进行路由,从而使得所有的节点能量均匀消耗。理论分析与实验测试结果表明,新协议能有效延长整个传感器网络的生命周期。     

面向目标跟踪的混合WMSN设计与实现

设计了一个面向目标跟踪的混合无线多媒体传感器网络,主要实现了低功耗的无线图像传感器节点、无线温度传感器节点和服务器软件。对节点和单Sink下的网络性能进行了测试。结果表明：相比较于Cyclops和MeshEye,无线图像传感器节点的处理速度分别从8 MHz和55 MHz提高到240 MHz;处理器工作在188 MHz时的能耗是52.7 mA,低于Imote在104 MHz时的66 mA工作电流;当错包率接近0时,网络实际带宽约36 kb/s;基于Shape Matching的目标跟踪数据处理策略有效地降低了能量消耗。     

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.     

无线传感器网络节能技术的研究

传感器节点是构建无线传感器网络的基本单元,对于大部分无线传感器网络,节点数目众多且靠电池供给能量,采用更换电池的方法来补充能量很不现实,因此低功耗传感器节点的研制,对于延长网络的生命周期具有非常重要的意义.本文分析了传感器网络的能耗特点,确定能量消耗的主要部分是无线通信.并主要从硬件方面进行节能设计,使系统在满足网络连通性的情况下使节点能耗降到最低.     

基于MSP430微处理器的低功耗无线传感器网络节点设计

针对目前温度、湿度等数据采集监测系统功耗大、应用场合有限等缺陷．设计一种基于MSP430系列微处理器的低功耗无线传感器节点。硬件设计基于Moteiv方案,采用超低功耗单片机MSP430F1611作为数据处理芯片,以CC2420无线射频芯片作为收发芯片,并拥有JTAG以及其他扩展接口。通过合理设计电路来降低设备功耗,提高设备的能量利用率,从而达到提高无线传感器网络的稳定性和可靠性,延长网络生命周期的目的。     

农田环境信息监测的无线传感器网络节点设计

针对电子信号干扰、能耗大等因素对通信能力造成的影响,设计了基于低功耗微处理器MSP430的无线传感器网络节点.通过使用MCU的不同工作模式和对无线射频模块的不同状态等节能措施,增强了节点通信能力,大幅度降低了节点的能耗.经过背景项目实际农田环境的测试证明:节点不仅能够完成对农田环境要求信息进行准备采集,网络通信效率也得...     

无线传感网络中基于无线能量补给的能量感知路由算法

针对无线传感网络中随机分布传感器节点能量消耗不均衡的问题,提出了一种基于无线能量补给的能量感知路由算法。休眠节点不仅可以在无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)传输方式下通过功率分割方法进行无线能量补给,还可以在信息传输方式下通过无线能量收集方法进行能量补给,重新进入活跃状态,为信息传播提供更好的路由,提高传感器节点的能量利用,延长传感网络的使用寿命。在该算法中,通过优化节点间的信息和能量分配,最小化传输功率,引入能量路由度量方法,选择能耗最小的路径作为传输路径。仿真结果表明,本文提出的算法可以有效地利用节点资源,均衡多跳能量受限无线传感器网络中的能量分布。     

基于能耗均衡的无线传感器路由算法

为了延长无线传感器的使用寿命,弥补传统路由算法的不足,提出一种基于能耗均衡的无线传感器路由算法。首先,分析了无线传感器节点能量的消耗过程,建立了源节点到目的节点的路由表;然后,通过单跳消息方式确定每一个传感器节点的相邻节点,并把剩余能量信息传递给其相邻节点;最后,根据蚁群算法中的信息素浓度与局部能量来选择无线传感器传输数据时的下一跳节点。通过具体实验对其性能进行了测试,实验结果表明,该算法能耗低,保证了能耗均衡,最大程度地延长了传感器节点的寿命。     

无线传感器网络中能耗问题的探讨

无线传感器网络中传感节点能量消耗不均衡将导致整个网络过早地失效。文章在LEACH层次路由算法的基础上,提出了自动退避的簇头竞争选择机制、设定阀值的数据融合和基于能量感知的多路径策略,并在网络均衡、能量消耗方面做了优化,极大地提高了传感节点的服务寿命,延长了整个网络的生存周期。     

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.     

网络丢包环境中基于新息驱动的远程状态估计传输策略设计

由于传感器节点本身携带的能量以及传输距离有限,导致其在无线传感网的应用受到了一定的限制.从降低传感器的电池功耗、延长传输距离这两点出发,针对远程状态观测设计了一种一类基于新息驱动的数据传输策略.利用增加中继节点的方法延长了数据传输的距离,并通过该传输策略控制各节点发送数据的时间,降低整个网络的平均能耗,延长数据传输的距离.此传输策略通过推导一类近似二次性能指标的上界求解以使远程估计精度和节点的电池能耗获得最优的平衡.此外,利用该传输策略能很好地解决无线网络中发生数据丢包、数据无法传输的情况.最后,通过观测一组锂电池放电过程的实验对所提出的策略进行验证,结果表明,该策略能够很好地平衡节点的电池能耗与远程估计的性能.     

基于ZigBee的温室监测系统的低功耗设计

针对传统温室大棚有线监测系统存在施工复杂、线路多和维护难等缺陷,提出了一种基于ZigBee无线传感网络技术的低功耗温室监测系统的设计方案;通过对系统各部分的能耗进行分析,结合实际情况对传感器节点采用低功耗设计策略;硬件设计上采用低功耗射频芯片和智能开关芯片,软件编写上采用事件驱动方法延长节点休眠时间;该系统能够准确采集温室内光照度、空气温湿度、土壤水分和二氧化碳浓度等环境信息,并具有低功耗、低成本和易扩展等特点;测试结果验证了该方案的可行性。     

一种新型唤醒机制的无线传感器网络节点设计

寿命过短一直困扰无线传感器网络(WSNs)与实际应用结合的难题。通过对WSNs工作效率低问题的研究,提出了一种新型射频唤醒机制的WSNs节点的设计方法,对降低节点的功耗和延长WSNs的寿命都有帮助。详细说明了节点设计的硬件结构和软件中的程序流程。可行性分析论证了节点的实用性和低功耗特性。     

改进遗传算法的WSN节点最优路由选择策略

针对无线传感器节点数据传输过程中的能量消耗问题,为了提高节点数据传输实时性,提出一种改进遗传算法的无线传感器网络节点最优路由选择策略。根据无线传感器网络的拓扑结构将监测区域划分不同大小的簇,并根据节点剩余能量选择每一个簇的簇头节点,然后将簇头节点编码成遗传算法的个体,根据数据转发能量耗能和延迟时间构建个体的适应度函数,并通过模拟自然界生物进化过程中的选择、交叉、变异等操作,找到节点数据转发的最优路径,在Matlab 2012平台上对数据路由算法的性能进行仿真测试。仿真结果表明,相对其他路由选择策略,提出的路由选择策略不仅可以均衡各个传感器节点的剩余能量,而且大幅度减少了数据转发路由过程中的能量消耗和延迟时间。