传感器网络能源有效任务分配算法

为了延长网络生命期,传感器网络在设计过程中,通常利用节点本身的处理能力,进行网内处理,以减少通信量,节省能量.在传感器网络内引入处理或计算后,应用可以描述为一个任务集及任务之间的数据依赖关系.不同的任务分配方案导致应用执行所需的通信量和计算量不同,从而影响应用执行的能量消耗.在使用任务图对传感器网络应用描述的基础上,提出了传感器网络任务分配模型.由于应用的任务可划分为感知任务集和处理任务集,因而传感器网络中的任务分配可分成感知任务分配和处理任务分配两个阶段.针对处理任务分配,将其建模为二次0-1规划问题,并提出了分布式逐层优化分配算法OALL.仿真实验验证了分布式算法OALL的有效性.     

基于FSM的感知节点软件故障检测

针对事件驱动程序运行时的故障检测问题,提出了一种基于有限状态机(FSM)的感知节点软件故障检测方法. 用户通过撰写FSM规范,并在程序中添加与FSM执行相关的宏标记,对程序期望行为进行描述. 在节点运行时通过比较FSM规范和收集的FSM执行信息,实现节点软件故障检测. 针对2类典型节点硬件平台,研究了3种故障检测机制的存储和计算开销,最后通过2个实例分析验证了所提方法的有效性.     

WSNs中基于期望网络覆盖和分簇压缩感知的数据收集方案

为提高无线传感器网络数据收集精确度、降低网络能耗和改善数据包丢失情况下数据收集算法的鲁棒性,提出一种基于期望网络覆盖和分簇压缩感知的数据收集方案.首先设计期望网络覆盖优化算法,给出节点调度策略,实现对“特殊”区域重点观测和降低节点能耗的目的;然后通过分析网络分簇与节点部署之间的关系,设计弱相关性观测矩阵,降低数据包丢失对数据收集的影响;最后引入群居蜘蛛优化算法以提高汇聚节点处CS数据重构精度.仿真结果表明,与其他数据收集算法相比,所提出方案数据重构误差降低了约23.5{%     

基于温室控制的嵌入式以太网接口设计与实现

分析了汇聚节点在无线传感器网络中的功能及其工作原理.结合汇聚节点的网络功能需求及特点,设计了基于PXA270嵌入式微处理器及CS8900A以太网控制器的节点硬件.进而,在研究Linux平台网络接口驱动程序的设计架构与相关开发技术的基础上,开发了该汇聚节点的网络接口驱动程序.该设计方法易于实现,具有较好的实用性,可满足温室控制系统的需求.     

一维传感网中混合数据传输的能量均衡

无线传感器网络的固有通信特征会引发能耗不均衡现象,进而产生能量空洞问题;混合数据传输是新近提出的一种能量空洞避免策略,其能量均衡性能主要取决于各节点的传输概率.然而,传输概率的设置还缺乏相关理论模型的指导,而且在节点传输距离受限的条件下能否通过混合传输策略实现全网能量均衡,还有待进一步研究.将一维网络中混合传输策略的能量均衡问题转化为传输概率的优化分配问题,通过相应的形式化模型,推导传输概率的精确表达.研究中发现:传输概率主要取决于节点的位置,但当网络片段的个数超过某一阈值时,传输概率的取值非法,无法应用混合传输策略均衡网络能耗.在此基础上,从理论上给出了全网能量均衡的条件,证明仅当网络片段数不超过n₀时全网能量均衡才能实现,n₀仅取决于一个文中新发现的系数α,α是通信系统的能耗溢价率.还分析了传输距离设置对能量均衡的影响,给出了一般情况下混合传输策略的能量均衡上限.通过仿真实验对所给出的能量均衡条件进行了验证,实验结果与理论分析表明:该条件下,基于所提方法设置传输概率,能够均衡所有节点的能耗.     

基于动态联盟和蚁群算法的任务协同框架

单个节点能力受限,无线传感器节点需要协同完成任务。针对该问题,将协同任务分为感知子任务和计算子任务,提出基于动态联盟和蚁群算法的任务协同框架。根据应用需求选择感知节点形成初始联盟分配感知任务,当感知节点与节点总数的比值小于32%时,网络监测性能最优,引入自适应蚁群算法构建数据汇集路由树,利用同一任务数据的强相关性优化数据传输路径,从而降低通信能耗。     

一种新的脑-机接口与上下文感知结合的架构研究

智能感知作为普适计算的关键技术要求精确、高效、无冲突.本文提出一种新的脑-机接口与上下文感知结合的智能感知架构,对上下文信息和用户脑电信号表征意图进行融合,从而提高普适计算感知效率.     

精准农业应用中WSN能量管理研究

在精准农业应用中,传感器节点需持续工作数月,这对能量受限的传感器网络的能量管理提出了更为严峻的挑战。传感器网络的能量管理是一个涉及硬件、操作系统、应用软件的复杂研究领域,需要协调网络各个层次的操作。主要研究节点层的能量管理机制,介绍了节点能量管理的相关研究和TinyOS下的动态能量管理策略,设计了日光温室应用场景中CPU占空比分析机制CPUSA,为进一步的能量优化提供依据。利用示波器获取CPU状态波形并与CPUSA的结果进行对比分析,验证了CPUSA的准确性。     

工业物联网技术及应用概述

物联网在工业领域的应用日益广泛,是引领现代化工业发展的重要技术。本文介绍了工业物联网的发展背景、体系架构以及关键技术,最后结合当今社会及业界的普遍需求,分析指出了工业物联网的5大应用前景。     

基于M2M语义的智慧健康应用平台解决方案

从高层视野的角度给出物联网语义功能的实现框架,将支撑物联网应用的语义功能分解并模块化,基于该框架可以模块化地实现物联网语义功能。通过M2M系统总体架构,从参考模型、功能架构以及资源框架的角度来构建物联网语义架构;通过分析智慧健康应用场景对物联网平台语义能力的需求,给出基于M2M语义的智慧健康应用平台解决方案。