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.     

无线多媒体传感器网络能量均衡的多跳图像传输机制

针对由普通节点和图像节点组成的异构无线多媒体传感器网络,提出了基于图像节点邻域协作压缩的多跳图像传输机制MHIT。该机制在发送图像前,首先根据传输距离和路由跳数判断是否需要压缩图像,若压缩图像后再传输消耗更多能量,则直接发送图像;否则,图像节点将图像压缩任务分发给邻域内的普通节点协作完成,均衡了网络能量消耗,极大地缓解了图像节点的能耗压力。实验结果表明,MHIT有效解决了无线多媒体传感器网络因图像压缩而引发的能量空洞问题,明显延长了网络生存期,特别适合于大规模无线多媒体传感器网络远距离图像传输。     

无线传感器网络数据健壮性传输设计

无线传感器的网络通信机制和节点设计原理基本相同。多种无线传感器网络(WSN)处于同一个区域时,会产生同频率传输干扰。此外,传统的无线传感器网络主要考虑节点成本、体积、网络容量和电池能量等因素,忽略了同频干扰导致的网络数据传输丢包和延时增加的情况。采用乒乓方式,利用无线传感器网络空余时隙以及节点内部剩余存储空间,在不改变无线传感器网络节点硬件的基础上,提升了网络传输性能。当网络出现干扰时,利用内部存储器对无线数据进行缓存。一旦监听到网络空闲,立即将缓存的无线数据进行传输,达到了提高网络带宽利用率、降低丢包和延迟的目的。理论分析和传输试验证明,该方式在不改变硬件条件的情况下,通过状态切换的方式,避开了干扰时段的数据传输,在空闲时隙实现了数据的完整传输。该方式在工业现场监控、智能楼宇、物联网等现场环境方面,具有广阔的市场前景。     

面向声音监测的多媒体传感器节点硬件设计与实现

多媒体传感器网络能够采集和传输信息丰富的音频、视频、图像等多媒体信息,具有十分广泛的应用前景,是近年来无线传感器网络的研究热点。目前,国外多媒体传感器节点主要针对图像传输;国内使用的节点大多都难以满足多媒体信息处理和传输等方面的应用要求。本文针对鄱阳湖鸟类声音监测的应用,设计实现了一种新型的高性能多媒体传感器节点。实验结果表明,由该节点组成的多媒体传感器网络,能有效建立路由,实时地感知和采集网络覆盖区域内的多媒体信息。     

WSN中图像传输控制的跨层协议

分析无线传感器网络中的图像传输问题,采用数据分组思想,提出图像传输控制协议。设计传输协议体系结构,在源节点将数据进行分组,采用多路径的传输方式,使得传感器网络能量负载均衡,在sink节点进行数据还原,并提供相应的QoS机制。仿真结果表明该协议能够实现较好的传输质量,并且使得网络能量负载均衡。     

ISM频段无线热计量传感器网络节点模块的设计与开发

针对智能住宅建筑能效监管需求和现有热计量系统布线成本高、改造难度大的问题,将ISM频段无线收发芯片应用于无线热计量数据的传输过程中,对热计量传感器网络基本结构和工作原理进行了研究,开发了一种无线热计量数据传感器网络节点模块,设计了该节点模块的基本结构和主要电路,并重点介绍了其SPI接口连接方式及数据传输方法、无线收发芯片寄存器读写控制和热计量数据的无线收发过程。实验结果表明,所设计的无线热计量传感器网络节点模块在保证热计量数据稳定、可靠采集传输的同时,大大地增加了热计量传感器网络的灵活性和适用性,为住宅建筑能效数据的智能化采集、传输和管理提供了一种经济、高效的解决方法。     

基于WMSNs的图像数据传输系统设计与实现

无线多媒体传感器网络（ WMSNs）节点存在功耗大、体积大和抗损毁性差等问题,且不适合大规模使用。该研究围绕WMSNs节点的关键技术展开研究,设计并实现了一个图像数据无线传输的低功耗、高效率的系统,该系统采用三层网络结构进行图像数据无线传输,构造了性能优化、结构优良的WMSNs,以此解决了WMSNs的图像传输关键问题。在搭建的开发与测试环境中,完成了节点通信距离的测试和节点功耗测试。测试结果表明：该测试平台性能良好,能够实现图像数据的可靠传输。该研究为WMSNs图像数据传输系统设计提供研究基础和思路。     

基于ZigBee的矿井压力智能采集装置设计

针对传统的矿井压力有线监测系统存在布线复杂、劳动强度高、监测点设置不够灵活等问题,设计了一种基于ZigBee无线传感器网络的矿井压力智能采集装置。该装置作为ZigBee无线传感器网络的节点分布于各个巷道和工作面上,各个节点采集的数据经ZigBee无线传感器网络汇聚至井下的各个基站,再通过有线网络传输至中央控制室。实际应用表明,该装置布置方便、精度高,满足掘进工作面动态延伸的变化要求。     

用于大坝安全监测的长距离WSNs节点设计

针对大坝安全监测的需求,结合无线传感器网络的特点,设计了一种基于JN5139无线射频模块的用于大坝安全监测的无线传感器网络节点。简要介绍了无线传感器网络的典型网络结构,重点描述了无线传感器网络节点的硬件和软件设计,并通过在野外环境下搭建簇—树型网络,对传感器网络进行测试。实验结果表明节点数据采集准确,传输可靠。     

基于双MCU和nRF2401的无线传感器网络系统

基于无线传感器网络的理论和实现研究,提出了无线传感器网络系统.该系统由3个传感器节点和1个Sink节点组成.传感器节点采用MSP430F123单片机为处理器;Sink节点采用S3C2410为处理器,两者的无线传输模块均采用nRF2401芯片.经调试运行,该系统实现了小规模地区内温度信号的采集、传输和处理.运行结果表明,该系统可以作为无线传感器网络的实验系统,为无线传感器网络的研究提供实验平台.     

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。     

基于无线传感器网络节点的RFID系统节能研究

为了提高射频识别(RFID)系统的能量利用效率,在无线传感器网络节点结构的基础上,提出一种改进方案,将RFID读写器集成到传感器节点中,取代原有的传感器模块,形成读写器智能节点,并利用传感器节点的节能控制机制实现RFID系统对有限能量的高效利用。以SK—WSN—I无线传感器网络节点和SK—RFID—TRF796X—II读写器模块作为实验平台,进行Matlab仿真,验证了改进方案的节能效果。     

WSNs中基于重复博弈的信任评价方法研究

通过全面感知、可靠传输、智能化处理来实现人与人、物与物、人与物之间相连的物联网,是继计算机与互联网的应用与普及之后,信息世界掀起的第三次技术革命浪潮。在中国,物联网已经被纳入到国家“十二五”专项规划,毫无疑问,随着技术的成熟与体系的完善,它将彻底改变我们的生活。而无线传感器网络作为物联网时代最具有标志性的感知与传输技术之一,将会是今后网络研究与应用的热点。然而,传统无线传感器网络的研究重点往往在路由算法、密钥分配、体系结构等方面,节点信任问题却很容易受到忽视。已有的一些信任管理模型中,并没有充分考虑节点之间信任的时效问题,且信誉值计算方式以及权重存在着不合理性。因此,文章在前人研究的基础上,根据无线传感器网络性质,设置合理可行的博弈机制,提出了一种基于重复博弈的信任模型,并通过设立惩罚激励机制,依据节点策略的选择,对其信誉值进行更新以解决时效问题;通过仿真实验,证明该信任管理模型能够有效地对无线传感器网络节点进行信任的评价,抑制自私节点、打击恶意节点,可明显提高网络的可靠性。     

无线传感器网络相机节点JPEG2000低功耗实现

无线传感器网络（WSNs）中,相机节点采集的图像数据量非常大,传输前需要对图像进行压缩。为了满足WSNs应用的低能耗、高图像质量需求,结合自行研制的基于DSP的相机节点,对JPEG2000图像压缩算法的低功耗实现问题进行了研究。对算法的小波变换、量化、编码等部分进行了改进,优化了其硬件实现方案。实验表明：通过一定的改进和优化,其实现过程中需要的存储量和实现时间大大降低,进而极大地降低节点能耗。     

基于网络编码的WSNs数据收集方法

无线传感器网络(WSNs)监测数据的收集方式方法是目前的研究热点,而无线传输的广播特性又使得网络编码非常适合于无线网络。在介绍网络编码原理、核心思想以及在WSNs应用现状的基础上,提出了一种基于部分网络编码的自适应WSNs数据收集方法,该方法针对簇网络拓扑结构,簇成员节点把网络编码数据发送给簇头节点,簇头节点利用随机网络编码的方式把数据传输到Sink节点。实验结果表明:该机制具有能耗较低和汇报数据较准确的特点。     

联合智能优化和分簇CS的WSNs稀疏数据采集

为提高无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSNs）数据处理效率和降低网络能耗,提出了一种基于自适应智能优化和分簇压缩感知的WSNs稀疏数据采集方案。首先,建立分簇WSNs稀疏数据通信模型,通过定量分析节点密度与网络数据通信总跳数的关系,给出网络自适应分簇结果,并采用簇内观测矩阵测量数据获取和簇间多跳通信方式完成WSNs压缩感知数据采集;其次,采用StOMP算法进行稀疏信号重构,针对网络节点数据包丢失等链路不可靠情况,引入相关性矩阵变换策略,以降低错误数据传输对数据重构的影响,针对数据稀疏度未知特性和StOMP算法参数配置难的缺陷,将一种新型自适应智能优化（Improved Adaptive Intelligent Optimization algorithm,IAIO）算法应用于CS重构算法中,在理论分析IAIO全局寻优能力的基础上,实现对稀疏数据的可靠重构。最后,仿真结果表明,该方案能够实现稀疏信号的精确重构,而且降低了网络通信总量,提高了网络生存时间。     

基于网络微积分的WSNs属性界限研究

研究表明:传统的无线传感器网络(WSNs)属性界限过于宽松。为此,基于网络微积分,改进了流经节点的数据流输出函数上界,并推导出更精确的WSNs属性界限,包括节点延迟上界、节点缓冲区容量下界以及节点服务速率下界等。数值分析结果表明:网络跳数越多、节点梯度越小,则传统属性界限与属性界限差异越大。这说明网络规模越大,按属性界限进行网络配置能节约更多资源。     

移动无线传感器网络采样区域自调整的MCL定位算法

定位技术是无线传感器网络中关键的支撑技术之一。现有的无线传感器网络定位算法大多是针对静态场景的,不能直接应用于移动无线传感器网络。针对移动无线传感器网络的特点,在深入分析现有蒙特卡洛算法的基础上,提出一种改进机制,即采样区域自调整的蒙特卡洛节点定位(SA_MCL)算法。该算法通过对节点历史位置信息插值模拟获得节点的运动速度和方向,目的是为了自动调整采样区域,从而提高定位精度。仿真结果表明,采用SA_MCL算法,节点的定位精度有较大提高。     

基于数据挖掘的电力仪表图像智能监控系统设计

现有的电力仪表图像智能监控系统存在着稳定性差、效率低下的弊端,为了解决上述问题,引入数据挖掘技术对电力仪表图像智能监控系统进行设计与研究。电力仪表图像智能监控系统硬件设计包括图像采集单元、数据挖掘单元、无线通信单元与控制器单元设计,软件设计包括数据挖掘终端节点软件、无线通信协调器节点软件与控制器软件设计。通过系统硬件与软件的设计,实现了电力仪表图像智能监控系统的运行。通过仿真对比实验得到,与现有的电力仪表图像智能监控系统相比,设计的电力仪表图像智能监控系统极大地提升了系统的稳定性与监控效率,充分说明设计的电力仪表图像智能监控系统具备更好的监控性能。     

Editorial

Wireless sensor network(WSN)is characterized by the dense deployment of sensor nodes that continuously observe physical phenomenon.The main advantages of WSN include its low cost,rapid deployment,self-organization,and fault tolerance.WSN has received tremendous interests of various research communities,and significant progresses have been made in various aspects including sensor platform development,wireless communication and networking,signal and information processing,as well as network performance eva...