低功耗智能多点挠度监测系统设计

现有的激光图像挠度监测系统大多存在着功耗大、布线方式繁琐等问题,为了解决这些问题,运用嵌入式技术、无线技术、秘书机制省电技术,设计并实现了一种耐用性高、功耗低的智能多点挠度监测系统;采用一种间断性电源供应管理器(简称秘书机制管理器)给系统元件动态供电,采用GPRS远程无线技术实现数据的远程传输,并采用SRWF-501单片射频收发器件实现系统内部元件之间的短程无线通信;在桥梁现场进行了系统性能测试试验,结果表明该系统具有功耗低、数据无线传输且能连续自动在线监测等优点,完全能解决现有的激光图像挠度监测系统的各种缺点。     

无线多媒体传感器网络中相机节点的设计与实现

相机节点是组建无线多媒体传感器网络(WMSNs)的核心部分。提出了一种基于TMS320C6204的低功耗、低成本、中等图像传输质量的WMSNs相机节点设计方案,完成了相应的硬件电路设计,介绍了其工作原理、系统流程,详细说明了DSP与图像传感器、DSP与无线收发模块之间的接口方法,并基于波特率、图像压缩进行了定量分析。     

基于si4432的无线自组网抄表系统的设计

无线自组网技术在无线数据传输中占据重要地位,是无线数据传输的关键。基于si4432低功耗的无线自组网络的抄表系统,采用MSP430的主控芯片,能够快速、可靠地传输数据,具有传输距离远、性能稳定、功耗低、性价比高等优势。该网络主从节点,从从节点之间能够自动识别、组网,传输过程能够寻找最优路径;通过多级跳跃传输距离可达10 km以上。通过si4432对前导码同步字的识别机制,应用于模块间的地址识别,保证数据在制定模块间传输,可增大整个网络节点的数量和稳定性。该系统运行对水表数据进行了采集,结果表明该系统能够稳定、快速抄取水表数据,应用于水表等智能仪表抄表领域,可高效实现远程自动抄表。     

基于ZigBee的图像采集传输系统的设计与实现

介绍了一种基于ZigBee的图像采集传输无线多媒体传感网络系统的设计与实现。系统采用JPEG压缩摄像头及CC2530无线SoC芯片构成节点,实现了参数设置、图像浏览、拓扑结构显示、数据分析和列表等功能,能够实现图像的采集和无线传输。系统具有自组织组网、多种供电方式、功耗低、稳定性强、可扩展性好等特点。     

基于CAN总线的无线传感器网络测试系统设计与实现

为了对无线传感器网络在实际环境下进行综合性能测试,设计了一种无线传感器网络测试系统;各测试模块挂载到CAN总线上,有利于数据的快速传输,增加了可测试节点的数量并提高了数据传输的实时性;提出一种动态优先级方案,解决了静态低优先级节点竞争不到CAN总线造成的数据拥塞;针对无线传感器网络节点数量大、烧录效率低的特点,利用MSP430的Bootstrap Loader特性,实现了对WSN节点的并行程序烧录,提高了烧录效率;此外,还支持对WSN节点的电源控制、能耗测试、程序调试及状态查询。实验数据表明,该测试系统满足无线传感器网络的测试要求。     

无线智能应急灯系统的数据传输测试研究

针对现代城市大型楼宇消防的高标准要求,基于物联网技术的无线消防应急灯疏散指示系统应运而生。以新型无线消防应急灯为硬件节点,将配套研发的无线通信协议和上位机软件相结合,从而构成一个完整的实验测试系统。为了测试该无线应急灯通信网络系统的性能,以小区单元楼为测试场地,分别对该网络系统的平均传输延迟、平均丢包率、节点信号强度和节点能耗进行数据收集和测试分析研究。测试研究结果表明随着楼层数的增加,平均传输延迟和平均丢包率指标增大,节点信号强度减弱,而且节点单位时间能耗能满足初步的应用需求。     

基于CC2530的语音侦听节点设计方案

针对现有语音侦听设备中存在的布设困难、价格昂贵和功耗高等问题,提出了基于CC2530的语音侦听节点设计方案。该方案采用CMX649芯片作为语音感知模块来完成语音信号的检测、采样和编码。采用CC2530作为核心处理器模块来完成节点的控制、数据的处理及无线传输。TPS780330220产生稳定的3.3V电压,可维持节点的正常运行。测试结果表明,该节点能稳定地实现语音信号的实时采集与无线传输,具有体积小、使用方便、成本低、功耗低和侦听距离远的特点。     

基于ZigBee技术的葡萄园无线监测节点的研究与设计

针对解决葡萄园环境参数的无线监测问题,论文提出了一套无线实时监测葡萄园生态环境的方案,设计了一种能够实时采集、传输葡萄园环境参数采集系统.该系统基于无线传感器网络技术,采用CC2530芯片为基础设计,传感器节点上接有空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器以及二氧化碳浓度传感器,通过这些传感器采集葡萄园环境参数.传感器节点将采集的环境参数经无线方式传给采集节点,采集节点通过串口将数据传输到PC机的数据库中,实现了葡萄园环境参数的无线实时监测.测试证明,该系统具有功耗低、传输实时数据、可靠性高等优点,能够地满足葡萄园环境参数监测的应用要求.     

多参数无线传感器网络监测系统设计

针对传统物理布线式的传感器数据采集监测系统布线繁琐、功耗大、结构单一、动态性能差等特点,设计了一种基于ZigBee技术、包含一个数据基站和多个多参数终端采集节点的无线传感器采集系统。采用低功耗、无线收发性能良好的CC2530作为系统节点和数据基站的主控芯片。通过Z-Stack协议栈和OSAL操作系统,实现了基于ZigBee的无线传感器网络的通信和组网。考虑到采集现场对不同信号的需求,该系统可同时采集数字信号和模拟信号。节点通过CC2530主控芯片的串行外设接口(SPI),采集数字化传感器输出信号;通过扩展AD7656实现6通道并行A/D转换,从而采集多个传感器输出的模拟信号。实测结果验证了系统的网络传输性能和动态拓扑结构,以及各终端采集节点对数字信号和模拟信号的采集性能。基于ZigBee的无线传感器网络技术优势突出,必将成为传感器信号采集行业的发展方向。     

基于嵌入式系统的无线视频传输性能测试平台的设计与实现

目前无线视频传输技术,已经被广泛应用于各种通信系统之中。然而在现实环境中,对无线视频传输系统的性能进行测试却比较复杂而且开销很大。因此,依据项目需求设计,实现了一个基于嵌入式无线信道模拟器的无线视频传输测试平台。在该测试平台中,主机向嵌入式无线信道模拟器发送经过编码的视频数据,模拟器根据指定的无线信道模型,对其进行模拟传输处理。最后,经过处理的视频数据被送回主机进行解码显示并评测传输性能。通过该平台进行了大量的实验测试,结果表明该系统实现了所有的设计要求,并且可以作为一个测试各类无线视频传输系统性能的解决方案。     

多媒体传感器网络中基于两跳簇结构的图像传输方案

与传统无线传感器网络节点能量绝大部分消耗在无线收发上不同,无线多媒体传感器网络中数据处理与传输能耗具有“均匀“分布的特点.通过分析表明,传统无线传感器网络簇结构下的数据传输策略并不适合于无线多媒体传感器网络.因此提出了一种基于两跳簇结构的图像传输方案,通过增加中继节点负责图像的压缩编码和转发,在减小相机节点图像传输能耗的同时,大大缓解了相机节点和簇头的图像处理能耗压力.仿真结果表明,该图像传输方案极大的延长了网络的生命周期,非常适合于能量有限的无线多媒体传感器网络.     

面向无线多媒体传感器网络的JPEG 2000图像编码算法

在资源受限的无线多媒体传感器网络(WMSNs)中进行图像编码和传输需要综合考虑能量消耗、压缩率和图像质量三者之间平衡的图像编码方案。对基于离散小波变换的图像编码算法的能耗进行建模分析,提出了一种适用于WMSNs的能量有效的JPEG 2000图像编码算法,根据网络条件和图像质量的限制,使用查找表来选择适当的量子化层级和小波变换层级以减少能量消耗。并采用半可靠的方案进行图像传输,节点根据剩余能量和数据优先级来决定转发或丢弃。仿真实验结果表明:所提出的方法能够在保证所要求图像质量的情况下,有效地降低无线传感器节点的计算和通信能耗。     

A fuzzy logical controller for traffic load parameter with priority-based rate in wireless multimedia sensor networks

In wireless multimedia sensor networks (WMSNs), sensor nodes use different types of sensors to gather different types of data. In multimedia applications, it is necessary to provide reliable and fair protocols in order to meet specific requirements of quality of service (QoS) demands in regard to these different types of data. To prolong the system lifetime of WMSNs, it is necessary to perform adjustments to the transmission rate and to mitigate network congestion. In previous works investigating WMSNs, exponential weighted priority-based rate control (EWPBRC) schemes with traffic load parameter (TLP) schemes in WMSNs were used to control congestion by adjusting transmission rates relative to various data types. However, when the TLP is fixed, a large change in data transmission causes a significant difference between input transmission rate and the estimated output transmission rate of each sensor node. This study proposes a novel fuzzy logical controller (FLC) pertaining to TLP schemes with an EWPBRC that estimates the output transmission rate of the parent node and then assigns a suitable transmission rate based on the traffic load of each child node, with attention paid to the different amounts of data being transmitted. Simulation results show that the performance of our proposed scheme has a better transmission rate as compared to PBRC: the delay and loss probability are reduced. In addition, our proposed scheme can effectively control different transmission data types insofar as achieving the QoS requirements of a system while decreasing network resource consumption.     

基于CC2420与ZigBee的无线多媒体传感器网络通信机制*

设计了一种ATmega128L为控制器、CC2420为RF收发器的无线多媒体传感器节点的体系结构。结合ZigBee通信协议栈与多媒体传感器网络自身特点,对IEEE 802.15.4帧格式的部分域进行了全新定义,以适应无线多媒体传感器网络传输数据量大的要求。相对于普通传感器网络的单帧确认模式,给出了一种无线多媒体传感器网络的分组确认的通信机制实现方案,并通过实验验证了该方法的正确性与可行性。结果表明,本方法减少了传输时间和能耗,有效延长了节点生存期。     

In situ image processing capabilities of ARM-based micro-controllers

Dealing with visual data is the key for environmental monitoring tasks in Wireless Multimedia Sensor Networks (WMSNs). Tasks such as object detection, recognition, and/or tracking do require extracting and using the right information from the inherently large amount of visual data. The widely accepted solution of legacy WSNs, transmitting the acquired data to a central base station for further processing, would render a WMSN totally useless because of the unacceptable use of bandwidth and energy. Therefore, we consider the in situ processing as a viable solution for WMSNs. However, processing power and memory capacity restrictions of existing multimedia sensor nodes along with their power consumption are the limiting factors for wide-spread use of in situ processing. Nevertheless, recent technological improvements and introduction of the new ARM cores encourage us to evaluate the image processing capabilities of ARM7/ARM9/ARM11 based micro-controllers for in situ processing in WMSNs. In this work, we first discussed the architectural design differences among the various ARM cores. Then we classified image processing algorithms into three categories. Then, we evaluated the performance of each microcontroller by running a set of basic image processing algorithms necessary for object detection, recognition, and/or tracking. The test results show that ARM11 runs up to 6–30 times faster than ARM9 and ARM7, respectively. Besides, ARM11 consumes up to 5–7 times less energy than ARM9 and ARM7 for the same type of operations.     

基于MSP430的低功耗近距无线图像传输系统设计与实现

近距无线图像传输系统主要用于无线传感器网络中的图像采集、传输、处理和显示,本文设计并实现了一种具有较强实用性的近距无线图像传输系统。采用OV7670图像传感器作为图像数据采集器,高速低功耗的nRF24L01射频模块作为无线收发器,采用MSP430F14916位超低功耗单片机作为微处理器,所构成的系统具有功耗低、图像传输速度快等优点。作者详细阐述了该系统的硬件结构和软件设计。     

无线多媒体传感网节点能耗问题评述

同只具有简单环境数据采集功能的传统无线传感器网络(WSNs)相比,无线多媒体传感器网络(WMSNs)能实现精细粒度的音频、视频、图像等媒体信息的采集与处理,在军事、民用、商业等领域具有非常广阔的应用前景。能耗问题是WMSNs的核心问题,已受到各界的广泛关注。主要从节点节能的角度出发,分析了视频节点的能耗主要来源及其分布,结合视频节点结构和其能耗分布特点,从数据采集、数据处理和数据传输3个方面探讨了节点节能技术的国内外研究进展与所面临的挑战,并展望了未来的发展趋势。     

Energy-Constrained Distortion Reduction Optimization for Wavelet-Based Coded Image Transmission in Wireless Sensor Networks

Image transmissions in Wireless Multimedia Sensor Networks (WMSNs) are often energy constrained. They also have requirement on distortion minimization, which may be achieved through Unequal Error Protection (UEP) based communication approaches. In related literature with regard to wireless multimedia transmissions, significantly different importance levels between image-pixel-position information and image-pixel-value information have not been fully exploited by existing UEP schemes. In this paper, we propose an innovative image-pixel-position information based resource allocation scheme to optimize image transmission quality with strict energy budget constraint for image applications in WMSNs, and it works by exploring these uniquely different importance levels among image data streams. Network resources are optimally allocated cross PHY, MAC and APP layers regarding inter-segment dependency, and energy efficiency is assured while the image transmission quality is optimized. Simulation results have demonstrated the effectiveness of the proposed approach in achieving the optimal image quality and energy efficiency. The performance gain in terms of distortion reduction is especially prominent with strict energy budget constraints and lower image compression ratios.      

基于LBT的无线传感器网络多节点协同图像压缩算法

针对WMSNs能量、存储、处理能力严重受限的特点,一些学者提出了"在网计算"的思想,对实现WMSNs中大尺寸、高分辨率图像的压缩和传输极具指导意义.基于簇结构,本文提出一种基于LBT的多节点协同图像压缩算法(MCIC,Multi-node Cooperative Image Compression),即采用低复杂度、高压缩效能的LBT图像压缩算法,通过多个中继节点协作,共同完成图像的压缩编码和转发任务.实验及仿真结果表明,该多节点协同图像压缩算法在高压缩比情况下的重建图像质量远远优于JPEG2000;采用该方案能极大地缓解相机节点的能耗压力,进而延长网络生命周期.     

基于移动Agent的无线多媒体传感器网络QoS路由算法

无线多媒体传感器网络(WMSNs)的主要特点包括资源有限、时延敏感和数据冗余性高。此外,音视频数据流传输所需的带宽是多媒体传感器节点所能承受的最大传输带宽的几倍。上述因素使得WMSNs的QoS 路由成为一个亟待解决的关键技术问题。鉴于此,首先通过基于等差数列的非均匀分簇算法对网络区域进行划分,然后在此网络拓扑上,提出一种基于移动Agent的WMSNs的QoS路由算法(MAQR)。MAQR由路由发现和数据传输两个阶段组成。在路由发现阶段,采用移动代理技术完成多路径路由发现。在数据传输阶段,采用多优先级多路径传输模型把数据流进行分类,并利用流量预测算法实现网络的负载均衡。最后,在NS-2平台上实现了MAQR,通过与同类算法进行仿真比较,发现MAQR较之同类算法能够明显地提高音视频传输的服务质量。此外,MAQR算法比同类算法的能耗更低。