基于UWB的无线传感器网络跨层优化模型研究

跨层设计是提高无线传感器网络整体性能的一种有效方法。在综合考虑MAC层调度、物理层功率控制、网络层路由三方面因素的基础上,结合超宽带技术大带宽、低信号功率的特点,以实现网络最大数据传输速率为目标,构建了基于超宽带技术的无线传感器网络跨层优化模型。仿真实验表明：模型最优解可有效提高网络数据传输速率;物理层功率控制对优化结果有着至关重要的影响。这证明以构建、求解优化模型的方式解决跨层设计问题是切实可行的,同时也为解决大规模超宽带传感器网络数据传输问题提供了一条新的解决思路。     

基于自适应果蝇优化算法的分层异构无线传感器网络三维优化部署

分层的无线传感器网络中,汇聚层负责感知层节点流量的汇聚于转发工作,对整个网络的性能具有至关重要的影响。本文针对非均匀环境下,分层异构无线传感器网络汇聚层节点的三维优化部署进行研究,目标是在保证感知层节点全覆盖的前提下降低汇聚层节点的总功率。 为此,本文基于果蝇优化算法,提出了一种以感知层节点全覆盖为约束的汇聚层节点位置和总功率联合优化方法,为了寻求果蝇优化算法搜索速度和搜索精度的平衡,本文进一步采用了自适应的更新步长机制,仿真结果表明,与传统的均匀分布无线传感器模型对比,经过本文所提出的优化机制优化后的汇聚层节点部署方案能够在保证感知层节点全覆盖的前提下,显著降低汇聚层节点的总功率。     

分层分簇无线传感器网络汇聚层的多目标优化部署

分层分簇的无线传感器网络中,汇聚层节点的部署对于整个网络的性能是至关重要的。本文针对非均匀环境下,分层分簇无线传感器网络中汇聚层节点的优化部署进行研究,目标是以最少的节点和最低的总功率实现对感知层节点的全覆盖,这是一个典型的多目标优化问题。 为,提出了一种基于第二代快速非支配遗传算法(Non-dominated sorting genetic algo-rithm, NSGA-II)的优化方案,以感知层节点全覆盖为前提,对汇聚层节点的数量和总功率进行联合优化。仿真结果表明,与常规均匀分布无线传感器的模型对比,本文所提出的部署方案能够在保证感知层节点全覆盖的前提下,显著减少汇聚层节点的数量,并降低了汇聚层节点的总功率,从而降低了部署成本,提高能量利用效率。     

基于大数据传输优化模拟研究

在互联网领域,网络优化是确保网络质量,提升网络资源利用率的有效手段。一般而言,利用大数据技术进行网络优化的过程可分为三个阶段:数据来源和获取、数据存储、数据分析。跨层设计是提升整个无线传感器网络性能的一种有效方法。在三个因素综合考虑,如MAC层诡计多端的,物理的功率控制、网络层路由,超宽带技术和低的信号功率和实现网络的最大数据传输速率的目的相结合,构建无线传感器网络跨层优化模型基于UWB技术。     

基于超宽带技术的无线传感器数据传输网络跨层优化研究

通过构建、求解MAC层、物理层、网络层跨层优化模型的方式,对超宽带无线传感器网络数据传输问题进行了初步研究.仿真实验结果表明,以构建、求解优化模型的方式解决无线传感器网络跨层设计问题是切实可行的,物理层信号功率控制、网络层路由对网络整体性能有着至关重要的影响.为超宽带无线传感器网络实际应用提供了必要的理论及实验依据,同时也为解决大规模超宽带传感器网络数据传输问题提供了解决思路.     

基于无线传感器网络的移动数据库体系结构的研究

无线传感器网络数据需要数据库的管理,用户有随时随地查询数据的要求,提出了一种基于无线传感器网络的移动数据库,它为三层体系结构,介绍了无线传感器网络普通节点层、汇聚节点处移动数据库服务器端和移动客户端这三层的功能组成.     

基于深度学习算法的无线传感器异常数据检测

提出了基于深度学习的异常数据检测的方法,精准检测到无线传感器异常数据并直观展现检测结果。基于无线传感器网络模型分簇原理,通过异常数据驱动的簇内数据融合机制,去除无线传感器网络中的无效数据,获取无线传感器网络有效数据融合结果。构建了具有4层隐含层的深度卷积神经网络,将预处理后的无线传感器网络数据作为模型输入,通过隐含层完成数据特征提取和映射后,由输出层输出异常数据检测结果。实验证明：该方法可有效融合不同类型数据,且网络节点平均能耗较低;包含4层隐含层的深度卷积神经网络平均分类精度高达98.44%,1000次迭代后隐含层的训练损失均趋于0,可实现无线传感器异常数据实时、直观、准确检测。     

无线传感器网络中信道仿真模型的研究

无线传感器网络是一种全新的技术，能够广泛应用于恶劣环境和军事领域中。针对无线传感器刚络的仿真也随之而来，大部分仿真重点在路由层和MAC层，研究传感器网络的连通性和网络生存周期，而忽略了物理信道的特征。该文主要针对无线传感器网络的特殊性分析和介绍了基于OPNET的无线信道模型，给出了必要的数学计箅。通过基于信道接入的分簇算法的网络仿真，验证了无线链路的关键参数对于无线传感器网络的网络结构的影响，给出了系统的仿真结果。     

无线传感器网络功率控制的路由协议改进

路由技术是传感器网络的核心技术之一。针对无线传感器网络节点能量有限、节能至关重要的特点,提出基于功率控制的无线传感器网络路由协议。结合自由空间传播损耗模型和双径传播模型,导出了节点最优发送功率。考虑网络层路由选择与物理层功率控制,在AODV协议帧中附加了一个字段,即在路由请求与回答报文中加入了最优发送功率。仿真结果表明,在保证低延迟和高吞吐量的前提下,该方法降低了网络能量消耗,延长了网络生存时间。     

基于功率控制的WSNs跨层方案

无线传感器网络(W SNs)协议设计中既要考虑网络性能,又要考虑能量消耗。由于考虑的因素众多,传统的分层方法通常不能满足多个目标。提出一种基于功率控制的跨层路由方案,基于微经济学中效用的概念,通过对每个链路的功率进行控制,减少不必要发送功率,减少节点之间相互干扰,节省能耗。通过基于效用的路由度量,均衡网络性能,延长网络生存期。     

跨层优化的WSN能耗均衡拓扑博弈算法

由于无线传感器网络承载服务的多样性和工作环境的复杂性，使得基于单层信息设计的拓扑控制方法面临挑战。针对该问题，通过引入博弈理论和超模博弈的概念，将节点度、网络连通性和MAC层干扰程度等跨层信息融入到效用函数的设计中，构建了一种新的拓扑博弈模型，并证明了该模型属于超模博弈且存在纯策略纳什均衡，进而提出了一种跨层优化的WSN能耗均衡拓扑博弈算法（COETG）。通过仿真实验与对比分析表明，COETG算法能在保证网络连通性和鲁棒性的前提下，降低节点发射功率，拥有良好的能耗均衡性和能量效率，有效延长了网络生存时间，提升了网络性能。     

无线传感器网络的链路稳定成簇与功率控制算法

在能量有限条件下通过降低能耗来延长网络生存时间是无线传感器网络面临的重要挑战之一。在层次体系结构中,MAC层和网络层的能耗是影响系统能量有效性的关键,因此可以将这两层结合起来考虑,从网络跨层优化的角度来分析其能耗。针对现有典型成簇算法理论前提条件多、无法适应网络动态变化、不易在实际环境中实现的不足,结合功率控制理论及算法,基于跨层优化的策略提出了一种易于实现、能动态适应网络变化、能量有效的链路稳定成簇算法。该算法能在降低能耗的同时扩大网络的吞吐量。实验仿真结果表明,与现有的几种典型方案相比,新算法在保证网络稳定性的同时使网络具有了更大的有效吞吐量及更长的生存时间。     

无线传感器网络数据链路层设计模型

无线传感器网络是一种与传统网络不同的、具有能量有限、自组织等特点的无线Ad Hoc网络,其网络协议的没计面临新的挑战。该文采用信息融合与多传感器管理的策略,采用UML建模工具进行分析,提出了一种无线传感器网络数据链路层设计模型,通过减少控制包的开销,优化传感器结点有效数据的传输和能量消耗等,从而使数据的传输与差错控制、能量消耗等性能得到改善。     

超宽带传感器网络跨层优化模型应用研究

跨层设计是提高无线传感器网络整体性能的一种有效方法。在综合考虑MAC层调度、物理层功率控制、网络层路由三方面因素的基础上,结合超宽带技术大带宽、低信号功率的特点,以实现网络最大数据传输速率为目标,构建了超宽带传感器网络跨层优化模型,并提出了适用于大规模网络的数据传输解决方法。实验结果表明,模型最优解可有效提高网络的数据传输速率,同时该优化模型还可用于解决大规模网络数据传输问题。这证明以构建、求解优化模型的方式解决跨层设计问题是切实可行的。     

医院无线网络信息节点安全性度量方法研究

为了提高医院无线网络信息节点安全性,确保医院无线网络通信的畅通,提出一种基于传感器量化融合跟踪检测的医院无线网络信息节点安全性度量方法。构建医院无线网络信息节点的自适应转发控制模型,采用节点剩余能量融合识别方法进行节点的自适应调度,在物联网环境下实现医院无线网络信息节点的优化定位部署,构建节点的路由探测协议,利用医院无线网络信息节点自身的存活度进行无线传感网络模式下的节点转发链路均衡处理,采用传感器量化融合跟踪测试方法实现医院无线网络信息节点的安全性度量。仿真测试结果表明,采用该方法进行医院无线网络信息节点安全性度量的准确性较高,节点的能量开销较小,提高了节点数据转发的准确率。     

新颖的无线传感器网络组网算法

为有效解决无线传感器网络的网络维护困难性问题,研究性能更好的网络组网算法是一种有效的解决手段．本文给出了无线传感器网络体系结构模型及其连通性定义,在此基础上本文提出了一个具有网络连通性能好的无线传感器网络组网算法并进行了仿真分析,由该算法构成的无线传感器网络不仅具有连通性能好,而且具有保护网络节点能量和控制网络功率的优良特点,所以在传感器网络实际应用中有着光明的前景．     

基于Modbus协议的无线传感器网络网关设计

针对异构网络通信协议的融合问题,设计了一种无线传感器网络网关.网关通过Wi-Fi接入公共网络,采用ZigBee、蓝牙、Wi-Fi三种无线通信技术组建感知网络,以实现用户远程访问和控制传感器网络节点的功能.提出以Modbus协议规范作为不同类型网络间应用层协议转换的统一标准,屏蔽了异构网络通信协议数据格式的差异,改善了网关的可扩展性.在以ARM处理器为核心的硬件平台上,运用嵌入式编程实现网关功能.经测试,无线传感器网络网关运行稳定高效,满足多数应用场合的实时性要求.     

基于ZigBee与数传电台的矿井环境检测系统节点设计及其组网方案

针对因煤矿井下环境复杂造成无线传感器网络无法有效地远距离传输信息的问题,提出了一种基于ZigBee无线传感器网络与数传电台的矿井环境检测系统的设计方案,给出了系统总体结构,介绍了以CC2430为核心的传感器节点和网关节点的设计,阐述了适合于矿井环境的ZigBee无线传感器树形网络组网方案的实现。实际测试结果表明,该系统采用ZigBee无线传感器网络与数传电台相结合的通信方案是切实可行的,有效解决了低功耗、远距离传输、高可靠性方面的问题;对节点进行编号的组网规则使网络拓扑结构更具有针对性,提高了节点的精确定位功能,降低了井下作业的危险性。     

Development of wireless sensor network for combustible gas monitoring

This paper describes the development and the characterization of a wireless gas sensor network (WGSN) for the detection of combustible or explosive gases. The WGSN consists of a sensor node, a relay node, a network coordinator, and a wireless actuator. The sensor node attains early gas detection using an on board 2D semiconductor sensor. Because the sensor consumes a substantial amount of power, which negatively affects the node lifetime, we employ a pulse heating profile to achieve significant energy savings. The relay node receives and forwards traffic from sensor nodes towards the network coordinator and vice versa. When an emergency is detected, the network coordinator alarms an operator through the GSM/GPRS or Ethernet network, and may autonomously control the source of gas emission through the wireless actuator. Our experimental results demonstrate how to determine the optimal temperature of the sensor's sensitive layer for methane detection, show the response time of the sensor to various gases, and evaluate the power consumption of the sensor node. The demonstrated WGSN could be used for a wide range of gas monitoring applications.