无线传感器网络及其军事应用研究

无线传感器网络以其独特的优点,被应用到很多领域,尤其是以信息化为标志的军事领域。首先介绍了无线传感器网络的基本概念,其次分析了无线传感器网络在战场环境下的潜在优势以及其在军事领域中的应用,最后详细阐述了无线传感器网络军事应用需解决的关键技术。     

无线传感器网络的概率统计分析

无线传感器网络在军事，环境与监控，地震与气候预测，地下、深水以及外层空间探索等许多方面已显示出广泛的应用前景。无线传感器网络内部结构的不同直接影响系统功能，从复杂网络的角度具体介绍和深入分析了衡量网络拓扑的数学特征。此外，讨论并通过实验证实了准瓶颈节点定义及算法的缺陷，并计算了一些网络特征量。     

风压无线传感器网络测试系统

基于无线传感器网络的风压测试系统,由传感器节点、微处理器模块、无线通信模块及外围接口电路组成.在监测区域部署的压力传感器,通过自组织方式构成无线传感器网络.各传感器节点采集的数据沿其他传感器节点逐跳传输或存储在汇聚节点.系统监测人员通过人机交互功能模块对该网络发出命令,读取监测数据,并以无线通信方式传输给上位机.     

基于蒙特卡罗的无线传感器网络战场目标定位模型

针对目前我军使用GPS全球定位系统存在的不足,在对无线传感器网络进行分析的基础上,建立基于蒙特卡罗（Monte Carlo,MCL）的无线传感器网络定位算法模型。分别对MCL、质心和Amorphous 3种算法进行比较,并以蒙特卡罗定位算法为例,研究估计误差与网络参数及算法间的关系。结果表明,MCL算法误差最小。     

无线传感器网络中四元无线声阵列节点选择及目标定位算法

低成本、小型化的无线声传感器网络（WASN）的每个节点只配备一个麦克风而非麦克风阵列,针对随机抛撒的WASN区域外声源目标定位问题,依据声压衰减模型和几何定位机制,提出了四节点无线声阵列声源定位算法。在此基础上分析了声音衰减系数和阵列形状对定位精度的影响,进而选择以Y型阵列作为感知模型,当Y型阵列的中轴线与目标声源的夹角为60°～100°时,定位误差小于1 m. 依据仿真结果提出节点选择算法并进行了Y型阵列目标定位实验,结果表明,Y型无线声传感器阵列满足对无线传感器网络（WSN）抛撒区域外50 m处目标的预警需求。低成本、小型化的无线声传感器网络（WASN）的每个节点只配备一个麦克风而非麦克风阵列,针对随机抛撒的WASN区域外声源目标定位问题,依据声压衰减模型和几何定位机制,提出了四节点无线声阵列声源定位算法。在此基础上分析了声音衰减系数和阵列形状对定位精度的影响,进而选择以Y型阵列作为感知模型,当Y型阵列的中轴线与目标声源的夹角为60°～100°时,定位误差小于1 m. 依据仿真结果提出节点选择算法并进行了Y型阵列目标定位实验,结果表明,Y型无线声传感器阵列满足对无线传感器网络（WSN）抛撒区域外50 m处目标的预警需求。     

无线传感器网络多栅栏覆盖构建算法研究

无线传感器网络覆盖问题已经成为研究无线传感网络的重要问题。在目前主要研究的两种模型中,全覆盖模型能对监控区域的每一点都进行有效覆盖。栅栏覆盖仅对监控区域的水平方向布置传感器节点,可以在保证有效覆盖的同时,延长无线传感器网络的工作寿命。文中针对栅栏覆盖模型,提出新的栅栏构筑算法(district partition algorithm,DPA),它能在传感器节点部署区域构筑多条栅栏,实现多栅栏覆盖。仿真实验验证了该算法的有效性和高效性。     

某自行高炮浮动参数监测系统的设计与实现

为了能够实时掌握自行高炮自动机性能,提高装备的可靠性,利用无线传感器网络技术,设计并建立了自行高炮浮动参数监测系统。该监测系统利用磁致伸缩位移传感器,实现了后坐位移的精确测量;设计了一种具有高速采集和片上处理功能的无线传感器网络节点,实现了数据的采集、储存与无线传输;开发了上位机软件,能够根据回传数据,完成后坐曲线的显示和浮动参数的自动提取。实弹测试试验表明,该监测系统能够基本满足自行高炮浮动参数在线监测的要求。     

一种能量平衡的无线传感器网络路由算法的设计

提出了一种用于无线传感器网络的能量平衡路由算法。该算法综合考虑了节点可用能量和传输代价，引入了不对称的上下行通信方式，使节点能量平衡消耗，能在大多数情况下延长无线传感器网络的运行寿命。     

多尺度分析技术在无线传感器网络节点定位中的应用

介绍了多尺度分析技术的原理和类型,结合几种典型的定位算法对基于多尺度分析的无线传感器网络定位问题进行了综述。通过对几种典型算法的分析和比较,讨论了多尺度分析定位方法的关键技术。最后结合最新的研究进展探讨了无线传感器网络节点定位的发展趋势。     

基于无线传感器网络的冲击波场测量系统设计

引入无线传感器网络技术,提出了爆炸冲击波测试的新方法,完成了无线传感器网络测试节点的硬件设计和关键技术以及远端主机系统设计。经外场试验表明:该测量系统节点安装方便、安全可靠,数据传输速率高,测试精度高,可实时完成超压信号的采集、传送、测量曲线绘制和威力评估。     

无线传感器网络的节能研究

无线传感器网络协议栈由物理、数据链路、网络、传输和应用五层组成.物理层节能,可通过降低节点发射功率实现.数据链路层中的媒体接入控制是该层的主导地位,其节能可基于CSMA和TDMA/FDMA的媒体接入协议考虑.网络层可利用数据聚合来提高能量和带宽的利用率,同时需精细资源管理.传输层和应用层则可分别通过简化传输协议和各应用功能达到节能.     

基于蓝牙技术的无线智能传感器网络的实现

蓝牙技术是一种开放的无线短距互联技术。蓝牙模块可通过基于IEEEl451．2标准和基于通用异步接发模式(UART)与智能传感器接口构成无线传感器网络。蓝牙无线传感器网络结构分为原始信息收集的下层、原始数据预处理的中间层、和负责数据处理的上位机等3层。比较IEEEl451．2和UART，基于蓝牙技术的无线智能传感器网络采用UART模式。其系统软件包括上位机应用程序、嵌入智能传感器模块的MCU程序、蓝牙模块HCI固件程序，及上位机、MCU与HCI间的通讯程序。硬件由爱立信ROKl01007蓝牙模块，和以ADuC812为核心的智能传感器模块构成。     

能量高效无线传感器网络时间同步算法

针对无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）能量受限的问题,提出一种基于双向报文交换同参考广播报文相结合的能量高效无线传感器网络时间同步算法。采用交替回复信息时间同步算法（Repeating Message Alternatively Time Synchronization,RMATS）,同步阶段网络内节点可根据规则进行选择性回复时间同步信息。仿真实验结果表明,该算法能有效减少时间同步过程中信息包的发送量,节省能量的同时保证一定的时间同步精度,均衡单个节点的能量消耗,适用于对特定区域或重要目标进行长期监视的无线传感器网络系统。     

分布式多信道媒体访问控制协议在无线传感器网络中的应用研究

为了能够实时检测输油管道的运行状态,降低无线传感器网络（WSN）节点间的干扰,提高网络的吞吐量。提出了适用于节点链型分布的2种多信道WSN模型,讨论了单路径和双路径2种网络模型的信道分配方法和吞吐量,并且提出了相应的分布式MAC协议。根据机场输油管道的现场实验表明,单路径多信道WSN能够在降低能耗的情况下提高网络的吞吐量,双路径多信道WSN虽然需要较高的能耗,但具有一定的容错能力,而且网络吞吐量有很大提高。     

基于无线传感器网络的监控系统自组网设计

针对无线传感器网络的应用特点，完成了一个用于室内温、湿度检测的监控系统设计。描述了监控系统的核心结构、节点组成和自组网设计过程。并对系统的低功耗设计和可靠性设计进行了说明。应用结果表明：该系统数据传输可靠，组网方便、稳定，能满足应用要求。     

基于贪心原则的传感器网络多重覆盖增强算法

覆盖问题反映传感器网络的感知能力.许多应用场合需要对感兴趣区域进行多覆盖,然而目前大部分的算法仅解决了一重覆盖增强问题.提出了一种给邻域内的节点设置优先级并且依据局部贪心原则使得受虚拟力最大的节点率先移动的k重覆盖增强算法(KCEGA).利用k重覆盖判定算法(KCDA),计算节点自身周界覆盖度以及节点所受的虚拟力大小,并利用贪心原则提高节点移动效率,减少算法迭代次数.仿真结果表明:该方法较随机部署的传感器网络k重覆盖度有了大幅提升,且KCEGA比KCEA具有更快的收敛速度,节约了网络能量.     

改进的网络路由协议低功耗自适应分簇算法

LEACH(low energy adaptive clustering hierarchy低功耗自适应算法)是无线传感器网络层次型路由协议中最重要和最具代表性的算法之一。通过对经典分簇路由算法LEACH的分析,针对LEACH算法中簇首分布不均匀、簇首与基站之间只能采用单跳路径的缺点,在簇首选择方式、簇首与基站的通信方式两方面进行了改进,并对LEACH算法及改进后的算法进行了仿真试验。仿真结果表明:该算法能有效地降低无线传感器网络节点的能量消耗,延长了网络存活时间,提高了传统LEACH算法的性能。     

一种分簇无线传感器网络入侵检测算法

为检测出无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)被非法入侵而遭到毒化的节点,借鉴分布式系统的思想,将Lamport算法引入WSN入侵检测领域,提出一种基于分簇的无线传感器网络入侵检测算法,并对算法的几种情况进行说明.分析结果表明:该算法能在一定程度上检测出毒化节点,降低WSN系统的风险,提高其安全性和容侵性.