一种改进粒子群的无线传感网络能量优化模型设计

针对传统无线路由算法节点选择存在很大的随机性,一旦选择边沿节点将造成长距离通信,从而降低通信效率的问题,设计了一种基于改进粒子群算法的能量优化模型.该模型利用改进粒子群算法对簇头选择进行优化,并综合考虑簇头能量、簇头传输距离、簇头分布等因素,设计新的适应度函数,从而在大范围内降低网络传输的能量损耗.此外还针对无线网络节点过早死的问题,提出一种基于最小能耗的单级跳和多级跳结合的通信方式,从而均衡整个无线网络能量,延长整个网络的寿命.最后通过仿真验证了模型的可行性.     

基于无线网络状态时延的控制器性能研究

为了研究无线网络控制系统在不同网络负载下时延对系统性能的影响，首先根据无线网络负载状态对网络时延进行分析，给出系统的数学模型，并结合网络负载状态对系统模型作了分析，然后给出了控制器性能指标，利用DLQR（离散线性二次最优设计）方法优化控制器，并就时延对控制性能的影响进行了分析，实现了通过对网络负载状态的调节使系统控制器性能达到最优。最后应用数学模型，通过仿真验证了该研究方法和结果的有效性。     

网络控制系统的仿真平台设计

研究网络控制系统时,一项主要的研究内容是研究网络对控制系统性能的影响,基于此目的设计了网络控制系统仿真平台NCSS。该平台利用Matlab来构造实际对象模型,基于物理网络使用Windows套接字Winsock进行控制器与对象之间的通信。该平台可以方便地模拟实际对象的运行,并能够灵活地实现各种控制算法,为网络控制系统的分析与设计提供了较好的仿真环境。     

基于ZigBee技术的变电站高压室温湿度监控系统的设计

针对传统的变电站高压室温湿度监控方式布线复杂、易受干扰、受安装环境限制等问题,提出了基于Zig Bee无线网络技术的改进方案,该方案以CC2530为主控芯片,通过Zig Bee自组网技术,实现终端节点与中心节点之间数据传输,利用串口与监控主机通信,完成高压室温湿度数据的采集、传输、显示、分析、处理,最后对系统进行了实地测试,测试结果表明,系统具有较高的测量精度和通信距离,实用性和可靠性较好,可以实现变电站高压室温湿度的监控。     

认知无线网络中基于最佳中继选择的协作传输策略

认知无线网络中在保证主用户数据有效传输的条件下,通过次用户节点间的彼此协作传输,可以有效的提高次用户的数据吞吐能力,从而改善次用户传输性能以满足不同无线业务的通信要求.通过认知无线网络环境,提出了一种基于最佳中继选择的放大转发协作传输方案,并且对所提方案的无冲突传输时问进行了理论分析,给出了非协作和协作传输模式下的无冲突传输时间的解析表达式.数值和仿真实验表明,协作传输的无冲突传输时间明显优于非协作传输,在多个认知中继共存的条件下,基于最佳中继选择方案相对单个中继转发方案所获得的时间增益更加明显,证明了次用户协作为认知无线网络带来可观的性能增益,并随着协作节点数的增大性能得到相应提高.     

建筑塔吊倾斜度监测的无线网络动态路由机制

建筑用塔吊倾斜度监测是建筑施工单位重点关注的安全问题,利用无线网络实现塔吊倾斜度监测需要解决传感器节点测量数据的丢失难题。为此,提出一种适合于多塔吊倾斜度监测的无线网络动态路由控制策略。传感器节点根据自身与汇聚节点的链路健康状态、邻居节点通信链路优劣,并分析潜在中继节点与汇聚节点正常通信的概率,结合节点工作时隙分配机制,选择一条合适的通信路径将其测量结果可靠地发送到汇聚节点。仿真分析和现场测试结果表明该路由控制策略能够有效降低测量数据丢失情况,满足多塔吊倾斜度监测要求。     

基于ZigBee2007的无线网络控制系统的构建

利用美国TI公司免费提供的ZigBee2007协议栈，以CC2530无线单片机为控制器，构建无线网络控制系统。通过实验表明，该系统在软硬件设计上都能达到预期标准，能够成功建立网络并与网络中的节点建立绑定关系。最后，为构建多节点的无线控制系统提供了解决方案。     

一种基于多跳无线网络支持QoS的多信道MAC模型

提出了一种新的基于多跳无线网络MWN(Multi-hop wireless networks)支持端到端QoS的多信道媒介接入控制MAC模型。与以往的模型相比,该模型通过修改PCF轮寻机制,将只支持单跳网络的PCF功能扩展到多跳无线网络中,仿真结果表明:在无线多跳网络中,该MAC模型具有更高的数据吞吐率、更低的分组时延和分组丢失率,从而支持更高的数据服务质量QoS。     

实时以太网总线控制器设计

在总线式控制系统中,现场总线的传输速率和同步精度是影响多轴协同加工任务完成速度和精度的关键因素。为满足高速、高精制造装备对控制系统现场总线传输速率、同步精度的性能要求,解决工业通信总线信息安全问题,以国产FPGA芯片为平台,设计符合IEEE802.3规范的通用以太网接口电路,构建线型级联网络拓扑架构。通过研究工业控制过程数据与服务数据的通道传输原理,提出了一种通道映射的数据传输方法,使总线数据的传输效率得到提升。采用分布式时钟同步机制,利用时间戳计算网络传输延时和时间偏移,通过对总线控制器进行补偿达到同步控制的目的。实验结果表明,所设计的高精度同步实时以太网总线控制器,在100 Mb/s以太网链路中最小通信周期可达250 μs,网络各节点的同步精度小于50 ns,达到国际先进水平。     

网络控制系统中网络时延与建模分析

网络技术的广泛应用,对控制理论的研究提出了挑战,同时也带来了崭新的研究机遇和发展空间.本文从网络控制系统的特点和要求出发,对网络时延及其对网络控制系统的影响进行了阐述,并与建模分析相结合,利用连续和离散系统理论建立了几种较为常用的网络控制系统数学模型.在建模过程中考虑了控制器的动态特性、不同的网络时延和不同的节点工作方式,为网络控制系统的分析、仿真和控制器的设计奠定了一定的理论基础.     

基于成型分区机制的无线传感网簇路由算法

针对无线传感网络部署中面临的数据分布的非均匀效应突出、节点成簇死板及分区机制困难的难题,该文提出了基于成型分区机制的无线传感网簇路由算法。首先按节点与基站距离进行成型化处理和分区;然后通过距离和耗能指标将不同分区内部的节点完成分簇处理,形成区头节点和簇头节点;最后通过两类节点的有机结合来实现无线传感数据的协作传输。仿真实验表明:与EEVC、LEACH算法相比,该文路由算法更能够有效地减缓网络能量开支,稳定网络的传输性能,提升网络数据的投递水平。     

树状-多层次无线传感器网络路由协议的研究

对一个基于无线传感器网络的数据采集监控系统,根据所采用无线传感器的通信特性,结合对低功耗自适应分层路由协议(LEACH)的网络结构和数据传输性能的分析,提出一种新的树状-多层次路由协议(TSML)。TSML协议采用簇状拓扑结构,通过汇聚节点广播、传感器节点转发信息实现路由路径的探索,传感器节点按照转发信息的次序建立层次,从而构成一个具有树状结构的多层次网络结构。协议规定所有传感器节点间的路由关系存储在汇聚节点,由汇聚节点发送路由信息来寻找待采集的目标节点,目标节点再按照此路由进行反向数据传输,从而实现数据的实时采集和监控。实际应用表明,基于TSML协议组建的树状多层次网络,具有监测范围广、能耗小、网络结构稳定等特点,适用于数据采集监控系统的网络部署。     

基于无线传感网络技术的自动化仓库AGV车载通信节点的设计

提出将无线传感网络通信技术用于AGV车载节点的设计,使其能够消除传统无线通信集中控制的弊端,让AGV系统内车辆之间可以自组网络通信,进而实现系统的分布式控制管理,使AGV系统的运作更智能化,提高了系统的工作效率。     

基于ZigBee的楼宇多节点网络控制系统

针对现代楼宇系统的多节点控制、网络化、简洁化控制的要求,设计了一种基于ZigBee无线技术的楼宇指纹门禁系统。该控制系统由主控端、多个主控节点、各个子节点组成。主控端与各个主控节点通过以太网通信,每个主控节点又与多子节点构成星形网络,它们之间采用ZigBee技术进行通信。详细介绍了整个系统的构成,及相应的硬件结构、软件设计。     

基于无线网络的室内移动机器人定位方法研究

基于超声波测距原理,研究开发了一种以nRF24L01无线通信芯片为核心的移动机器人(mobile robot,MR)室内无线网络定位系统。定位系统由阵列式分布的超声波接收器和控制器、一台计算机、一个主控制器组成。使用STC12C5616AD单片机作为核心控制芯片,主控制器接收来自无线网络节点的数据,通过串口将数据发送到上位机进行数据采集和处理,再通过无线模块将此发送给车载系统以控制移动机器人运动。实现了上位机与室内定位系统及移动机器人之间的无线通信,以及移动机器人的实时定位。实验结果证明:该定位系统具有结构简单、成本低、抗各种干扰能力强的优点;定位误差不积累,精度较高,能满足工业用室内移动机器人定位精度的要求。     

基于ZigBee技术的数据采集系统的设计

作为一种短距离通信技术,ZigBee以其低成本和低功耗成为无线传感器网络的一种理想数据传输方法。基于无线传感器网络的数据采集系统在工农业中有广泛的用途。基于ZigBee协议,设计并实现了无线传感器网络中的终端节点、数据采集节点和系统的监控软件,同时采用ZigBee协议在网络路由的基础上实现了传感器网络的组网和传输。为了保证数据参数的安全性,在无线传感器网络中采用LBlock算法实现受信任的安全协议。实验表明,该数据采集系统能够实时采集和监控多种信息数据。     

机械振动WSNs最小二乘发射功率自适应控制方法

机械振动无线传感器节点为了保证数据传输的可靠性采用最大发射功率,导致部分传感器节点传输能耗浪费。针对此问题,提出了一种无线传感器节点最小二乘发射功率自适应控制方法。首先,传感器节点在机械振动监测中进行簇内通信获得发射功率与链路质量的离散关系;其次,采用最小二乘法对离散数据进行线性拟合,建立数据可靠、节能传输的最小二乘发射功率自适应数学模型;最后,结合链路质量指示阈值计算出节点间数据传输的最优发射功率。对比实验结果表明,采用最小二乘发射功率自适应控制方法能有效降低机械振动无线传感器节点的传输功耗。     

基于节点信任值的无线传感器网络安全路由

提出一种基于节点信任值的层次型路由算法以提高无线传感器网络数据传输过程中的路由安全。该算法根据节点网络行为定义了多种信任因子,并采用加权平均的方法进行信任计算;结合信任值、密集度和节点间距离进行路由主干节点的可信选举;利用信任值排除恶意节点,建立安全可信的层次路由。实验和仿真结果表明,该算法能有效评估节点的信任值,避免了低信任值节点参与网络数据转发,解决了节点失效或被俘获所导致的层次路由安全问题。     

ZigBee技术的多通道振弦式传感器测频仪

针对隧道、地铁等地下工程中传统振弦式传感器测量仪器通道数少、相互之间通信困难、实时性差的缺点,设计了基于ZigBee(紫蜂)短程无线通信技术的多通道振弦式传感器测频仪(简称测频仪).测频仪选用ARM7处理器作为控制单元,在μC/OS 2操作系统上实现多通道分组式测量,并利用ZigBee无线通信模块使多台测频仪之间自动组建无线网络并建立动态路由,方便实现多监测点环境下数据的采集和传输,适用于测量点数多、覆盖范围大、传统无线网络不能覆盖而对实时性要求较高的工程.     

无线网络控制系统的最小延时路由协议设计

针对一类基于无线传感器网络实现的无线网络控制系统,分析了闭环控制系统中网络延时的组成,着眼于减少网络延时对控制系统性能的影响,从网络通讯的角度出发,提出了一种实现最小传输延时的路由协议算法,详细叙述了路由协议算法的设计和实现.在此基础上,对该路由协议算法的性能进行了验证,实验结果表明了该路由协议算法的有效性.