面向环境监测的中心控制式WSN协议

针对无线传感器网络寿命受节点能量制约的问题,提出一种面向环境监测应用的无线传感器网络协议。利用该协议建立临时虚电路预约机制,由控制中心启动和控制数据传输的操作,实现无冲突策略。控制中心通过下发唤醒时间安排随时调整占空比,由此节省网络能耗。实验结果表明,该协议能降低节点能耗,延长网络生命周期。     

一种面向输电线路监测的WSN混合式MAC协议

考虑到应用于输电线路监测系统中的无线传感器网络在拓扑结构、网络流量上都呈现出新的特点,提出了一种混合式MAC协议,即在网络空闲时期使用X-MAC协议,在繁忙时期使用流水线式传输调度方法。根据节点的不同角色,使用不同的X-MAC参数提高网络的响应实时性,采用流水线式的传输调度解决线状网络中的隐藏终端问题。仿真结果表明,这种协议能够满足网络对实时性和能量有效性的要求。     

用于复杂设备健康状态监测的WSN节点设计

实现了用于监测复杂设备健康状态的传感器网络节点的软硬设计.该传感器节点基于CC2431和加速度传感器芯片.整个电路由数据采集、主控电路、射频通信等部分构成.实现了高速机械振动的实时数据采集和分析,具有实际应用推广价值.     

一种满足覆盖约束的WSN可靠路由协议

针对无线传感器网络中节点的能耗和部署问题,提出一种满足覆盖约束的有限可靠路由协议。由工作节点和冗余节点构成节点集,将节点剩余能量值作为节点轮换的参考指标,定义节点工作的有限状态机,并引入一种混合可靠性机制,能在避免产生覆盖漏洞的同时,将丢包率控制在允许范围内。仿真结果表明,该协议能延长网络寿命,降低网络整体能耗。     

用于水质监测的无线传感器网络节点设计

针对目前水质监测采用的实验室手工分析方法实时性差等问题,提出一种基于无线传感器网络的远程水质监测系统方案.详细地给出了无线传感器网络节点的设计方案,实验结果表明,该系统稳定可靠,可满足水环境远程实时监测的要求,具有广泛的应用前景.     

一种基于节点密度的无线传感器网络路由协议

能量问题一直是制约无线传感器网络(WSNs)发展的问题。成簇算法可以很好地降低网络通信能耗。分析已有的各类成簇算法,在LEACH协议的基础上,改进了簇头节点的选取方式。讨论了网内簇头个数的选择,然后以网内节点密度为参考选取簇头,通过赋予不同的参数来比较节点密度对协议运行的影响。仿真结果表明:改进的算法有效降低了通信能耗,延长了网络的生存周期。     

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.     

基于WSN的粮情监测系统LEACH改进协议研究与应用

首先介绍了基于WSN的粮情仓储监测系统的结构,针对粮仓温度监控的特殊环境,分析了经典LEACHE协议中簇头节点能量消耗过大和簇头节点与网关通信距离长的不足,提出以节点综合信息作为簇头节点选取的标准,同时通过限制簇内节点数目,在传输中结合簇内单跳、簇间与网关单跳与多跳结合的数据传输方式;最后将提出的改进算法在布设50个节点的粮仓中运行半年,经测量回收节点电池电压,90%节点均有效减少消耗,延长网络整体生存时间,较好地满足实际应用要求,为大型粮库设施现代化管理奠定了基础。     

一种能量高效的WSN跨层设计MAC协议

融合MAC和路由功能的跨层协议设计方案是高效的无线传感器网络协议的重要解决思路。在深入研究AIMRP协议的基础上,提出一种增强型的协议E-AIMRP。它针对事件检测与快速报告型应用,跨层融合设计MAC和路由功能,并解决了AIMRP中由于多节点检测和报告而造成的能量浪费问题,同时引进一种高效的能量节省模型,使其在事件增加或节点增加的情况下,能量消耗维持在一个常数。仿真结果表明,相对于AIMRP,E-AIMRP增强了协议的扩展性,进一步提高了能量效率和减少了时延。     

一种应用于工业实时监测的WSN MAC协议的设计

针对工业生产监控的特殊要求,设计了基于博弈论的无线传感器网络Medium Access Control协议——Game—MAC。无线传感器网络在工业自动化测控中,对安全性、稳定性、可靠性和数据传输实时性比常规的自然环境监测有更高的要求。Game—MAC针对监控数据要求的实时性,通过博弈获取数据发送的优先级;另外,每个节点采用了两套收／发模块,将控制和数据分离,提高了吞吐量。     

基于GASA的能耗均衡WSN路由协议

无线传感器网络的节点能量有限,需要高效节能的路由协议来降低网络能耗.提出一种基于模拟退火遗传混合优化算法的负载均衡的无线传感路由协议,采用结合遗传算法和模拟退火算法优势的混合优化算法来构造全局最优通讯链路,采用改进的能耗模型,在通讯过程中加入最大预期剩余能量节点信息,选择预期剩余能量最大节点为簇头.仿真结果显示,相比较PEGASIS协议,第一个节点死亡时网络生存周期提高266%～500%,20%和50%节点死亡时提高6%～20%,不同比例节点死亡时剩余节点剩余能量方差仅为PEGASIS的0.01%～1.34%,协议有效实现各节点能量消耗均衡,延长网络生存周期.     

面向批量数据采集的无线传感器网络双路径采集协议

能耗和采集延时都是无线传感器网络批量数据采集应用的重要指标。在LEMR-multichannel的基础上提出一种基于跨层设计的双路径采集协议EEDP（Energy-Efficient Dual-Path）。通过在MAC层进行适当的时槽和信道分配, EEDP把整个网络划分成两棵独立的采集树,结合动态路径选择,EEDP使具有冗余路径的节点可以利用双路径进行数据传输,有效降低采集延时。另外,EEDP结合二次竞争和RTS/CTS的方法解决了LEMR-multichannel在解决隐藏终端问题上的不足。仿真结果表明,与LEMR-multichannel相比,EEDP有效减少了批量数据的采集延时,并获得了更低的能耗。     

基于权重的NPCHS-Leach协议簇头选取策略优化研究

Leach协议的提出很大程度上延长了网络的生命周期,但簇头的选取并未考虑当前节点剩余能量和节点分布情况,导致网络能量消耗不平衡。改进的簇头选择协议NCHS-Leach（Novel Cluster Head Selecting Leach）存在没有考虑节点当选簇头次数以及节点距离基站的距离等问题。据此,该文提出了改进协议—基于权值的簇头选取NPCHS-Leach（Novel Power Clus?ter Head Selecting Leach）协议,在选取簇头节点时综合考虑节点的剩余能量、距离、节点成为簇头的次数以及侦听密度,优化簇头节点选取策略延长网络生命周期。通过MATLAB工具软件随机建立的网络拓扑模拟NPCHS-Leach协议、Leach协议以及NCHS-Leach协议的运行,其仿真结果表明该协议比NCHS-Leach协议延长网络生命周期40~50％。     

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。     

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。     

WSN中兼顾安全和剩余能量的簇头选择算法

通过对无线传感器网络的信任模型和节点的能量消耗的研究,针对能量受限的无线传感器网络容易受到攻击的问题,提出了一种基于信任机制的分布式簇头选举优化算法。簇头的选举综合考虑了节点的信任度和节点的剩余能量两种因素。实验证明,该算法提高了网络安全性,延长了网络生存周期。并且信任模型中的校正机制体现了模型的健壮性。     

基于定向扩散路由协议的改进

在无线传感器网络中,节点能量有限决定了路由协议需要高效利用能量.基于定向扩散协议在能量方面的不足提出一种改进协议DD-OH.采用自由空间模型,通过最佳跳数值控制探测数据的扩散范围,增强能量的高效利用.理论分析和仿真结果表明,与传统的定向扩散协议相比,改进的协议有效地减少了网络中节点的平均耗能,有利于延长节点和网络的工作寿命.     

无线传感器SMAC协议竞争退避机制分析及优化

针对无线传感器网络能量受限和退避时采用固定竞争窗口的特点,提出了一种基于节点剩余能量和信道冲突次数的MAC协议（EC—SMAC）．该协议改进了SMAC的竞争退避机制,根据节点剩余能量和信道冲突次数来动态的调整竞争窗口,减少传输节点之间的冲突,从而使全网负载均衡,同时延长网络生命周期．仿真实验表明：在保证网络吞吐量和时延稳定的前提下,平均延长了7％的网络生命周期．     

基于433 MHz频段的无线地磁车位检测传感器节点设计

针对现在存在的寻找车位难的问题,设计一种利用地磁传感器的基于433MHz频段的无线车位检测节点.该节点利用地磁传感器在有车和无车状态下的数据变化来检测车位状态;利用MSP430F5438和相应的门控管理电路达到低功耗的特性;利用433MHz通信模块,实现数据的无线传输.阐述了整个节点软件的主流程和车位检测的流程.利用实验验证了该车位检测节点和检测方法的有效性与合理性.     

Energy Efficient QoS Aware Cluster Based Multihop Routing Protocol for WSN

Wireless sensor networks (WSN) have become a hot research area owing to the unique characteristics and applicability in diverse application areas. Clustering and routing techniques can be considered as an NP hard optimization problem, which can be addressed by metaheuristic optimization algorithms. With this motivation, this study presents a chaotic sandpiper optimization algorithm based clustering with groundwater flow optimization based routing technique (CSPOC-GFLR). The goal of the CSOC-GFLR technique is to cluster the sensor nodes in WSN and elect an optimal set of routes with an intention of achieving energy efficiency and maximizing network lifetime. The CSPOC algorithm is derived by incorporating the concepts of chaos theory to boost the global optimization capability of the SPOC algorithm. The CSPOC technique elects an optimum set of cluster heads (CH) whereas the other sensors are allocated to the nearer CH. Extensive experimentation portrayed the promising performance of the CSPOC-GFLR technique by achieving reduced energy utilization, improved lifetime, and prolonged stability over the existing techniques.