时间驱动的深度嵌入型智能感知网操作系统分析与设计

智能感知网操作系统是管理和调度无线传感器节点和网络中的各种资源、为实现低功耗分布式感知任务而服务的基础软件.深度嵌入型智能感知网则特指面向高可靠关键应用、软硬件交互密切、对功耗要求苛刻的感知网.与传统无线传感器网络略有不同的是,深度嵌入型智能感知网定位在测控类用途,在保留低功耗运行这个特征之外,更加强调向高可靠强实时的...     

物联网视频感知节点的动态同步建模与仿真

针对物联网视频感知的动态同步问题,本文用π网理论建立了物联网视频感知的抽象模型DSAM,以描述其动态同步问题。首先建立基于π网的物联网视频感知抽象模型DSAM,然后对模型进行了状态演变、模型变迁和动态交互等分析,最后利用模型DSAM对实例进行分析和仿真。通过对模型DSAM的仿真和分析可知,该模型能够正确处理物联网视频感知的动态同步并发性,具有一定的实用价值。     

基于LoRa技术与云技术的智慧农业系统设计与实现

本文针对目前目慧温室大棚存在无线通信距离短、数据采集节点功耗大、数据采集节点成本高等问题,通过对物联网技术和云技术的分析,以农业智慧大棚为依托,提出了将物联网技术中的Lo Ra技术、传感器技术,结合云技术,应用于智慧农业系统之中。设计了基于Lo Ra技术的环境监控系统、基于云技术的远程监控系统,使该系统具有智能感知、数据挖掘分析、数据可视化、远程智能控制等功能,实现远距离、低功耗、智能化、多维度、多尺度的农作物信息实时监测。     

基于LoRa的智能农业系统设计与实现

针对ZigBee网络在智能农业系统应用中存在的单跳传输距离短、多跳组网结构复杂、信号易干扰、丢包率误码率高、实用性差等缺点,提出一种基于LoRa协议智能农业系统的设计方案;该方案以LoRa网络实现系统感知层设计,基于简单的星型组网架构,构建低功耗广域物联网智能农业系统;从系统总体设计、网络架构、LoRa节点和LoRa基站软硬件设计以及通信协议等方面阐述设计关键,实现对农业生产现场环境数据采集及相关设备的远程控制,并从功能和性能两方面进行实验测试与对比;结果表明,基于LoRa的智能农业系统组网简单、覆盖面广、数据传输可靠性高、功耗低,工作周期长,非常适合在复杂的农业生产现场中推广应用。     

一种低功耗无线传感网络节点的设计

无线传感器网络是物联网的传感层。在无线传感器网络的设计与实现中,低功耗成为系统应用的重要制约,因此设计低功耗节点是当前研究难题之一。在自主研发的基于无线传感网络的智能交通系统中,研究电源功耗问题,设计并制作完成了低功耗无线传感网络节点。     

一种低功耗无线传感网络节点的设计

无线传感器网络是物联网的传感层。在无线传感器网络的设计与实现中,低功耗成为系统应用的重要制约,因此设计低功耗节点是当前研究难题之一。在自主研发的基于无线传感网络的智能交通系统中,研究电源功耗问题,设计并制作完成了低功耗无线传感网络节点。     

物联网智能物流系统容错服务组合建模与分析

针对物流领域的服务组合存在容错性差和服务不可靠等问题，提出一种基于π网的物联网智能物流系统物流服务容错组合模型。首先，在简单介绍物联网智能物流系统后，给出了物联网智能物流系统的容错服务组合框架；然后，基于π网建立了物联网智能物流系统物流服务容错组合模型，并对模型进行了容错正确性和拟合性分析；最后，对提出的模型进行了服务可靠性、服务故障容错可靠性实验，并与Petri网、QoS动态预测算法、模糊卡诺模型和改进粒子群优化的服务组合方法针对服务组合的执行时间、用户满意度、可靠性和最优度进行对比实验。实验结果表明，所提模型具有更高的服务可靠性和服务故障容错可靠性，同时在服务组合的执行时间、用户满意度、可靠性和最优度等方面也具有一定的优越性。     

基于物联网定位模型的网络节点能耗感知识别

由于现有网络节点能耗感知识别方没有对网络节点信号进行映射,不能获取节点对应的物理坐标位置,导致在网络节点能耗感知识别速度较慢,识别结果不理想.提出基于物联网定位模型的网络节点能耗感知识别方法,建立物联网定位模型,对网络节点信号进行映射,获取网络节点对应的物理坐标位置,将全局网络非线性问题进行优化,分别进行求解;结合网络节点能耗感知识别方法选择对应簇首节点,将该节点作为依据设定感知识别区域并对相关节点数据进行提取,建立数据回传节点集,对感知识别区域内数据回传节点集进行分析,通过数据回传节点集完成网络节点能耗的感知与识别.实验结果表明,所提方法的感知识别速度较快,感知识别结果的可信度较高以及准确性更高.     

一种通过算法移植降低无线传感器网络能耗的方法

在研究了多种降低系统功耗方法的基础上,针对无线传感网络的低功耗要求,对无线传感器网络各模块进行了分析和研究,设计并实现了一种基于算法移植的软件开发低功耗的方法,有效降低了节点功耗.采用高性能无线传感器Imote 2节点进行实验,和原有方法进行了对比,并分析其功耗.结果表明:改进后的方法能有效地降低节点的能耗,延长了整个网络的生存期.     

基于LoRa的低功耗瓦斯浓度分布式监测系统设计

针对催化燃烧式甲烷传感器功耗较高及有线瓦斯浓度监测系统安装成本高、扩展性和灵活性差、维护工作量大等问题,设计了基于LoRa的低功耗瓦斯浓度分布式监测系统,详细介绍了瓦斯浓度采集节点与LoRa智能网关的软硬件设计。瓦斯浓度采集节点采用STM32L151超低功耗系列处理器,通过电源管理模块将系统电源分为可控的3个部分,并通过功耗控制策略降低功耗:(1)单片机核心系统采用低功耗模式;(2) MJC4/2.8J甲烷检测用载体催化元件采用动态通电方式,以降低平均电流;(3)采集节点中除单片机核心系统外的其他模块按需供电。LoRa智能网关利用嵌入式实时操作系统μC/OS-II进行任务调度,使网关性能达到最优,提高CPU的利用率。测试结果表明,瓦斯浓度采集节点具有较好的数据传输性能,功耗控制策略可有效降低采集节点的平均电流,从而延长电池使用时间,降低系统维护工作量。     

基于LoRa的智能图书馆座位管理系统设计与实现

针对当前图书馆在采取传统无人管理座位模式时,出现的座位有效使用率低,占座情况频发等突出问题,提出一种基于LoRa协议的智能图书馆座位管理系统的设计方案。该系统的感知层部署座位管理节点,LoRa网络采用星型拓扑结构,构建低功耗广域物联网智能图书馆座位管理系统。从系统总体设计、系统网络架构设计、系统功能设计、LoRa座位管理节点与LoRa基站软硬件设计以及通信协议设计等方面详细论述设计要点,并且对系统进行了功能及性能两方面的测试,结果表明,基于LoRa的智能图书馆座位管理系统相比传统的无人管理座位模式,座位有效使用率更高,读者寻找座位时间明显缩短,占座情况也得到改善,非常适合在图书馆的座位管理中推广应用。     

面向软件测试的物联网节点模拟单元开发

在物联网应用开发中,其软件系统的开发往往受制于硬件节点的开发进度和完善程度,造成开发进度缓慢,需求不断变更,软件测试维护困难等问题。如果能在开发初期迅速搭建一个物联网节点的模拟单元则能够极大促进系统的开发和完善。Arduino提供了一个开源的、通用的、简单易用的硬件平台,非常适合模拟物联网的硬件节点功能。本论文基于Arduino及其开发框架,提出了一个通用的物联网节点的模拟单元模型,基于该模型开发了智能靶的虚拟节点用于智能靶网管控系统的开发,开发实践表明该模型和方法可以快速实现物联网节点功能和数据的模拟,提高物联网系统的开发质量。     

基于BLE Mesh组网应用系统设计

针对传统智能产品组网方式复杂、耗电量大、同步控制以及需要独立系统网关等问题,设计了基于低功耗蓝牙(BLE) Mesh技术的室内发光二极管(LED)灯及温湿度监控系统.测试表明:系统低功耗的性能优于目前主流的无线芯片ZigBee,WiFi,同时提出了一种以解决Mesh网络中功耗问题的新网络拓扑结构,从而优化了BLE Mesh的网络功耗,且系统能够准确无误控制室内的设备以及监测各个设备的状态参数.该应用会在未来智能物联网家居产品领域具有较好的市场前景.     

基于能量均衡路由的低功耗温室无线监测系统研发

温室中农作物生长环境参数信息的实时采集是实施精细农业的基本需求。本文基于能量均衡的路由协议研发了适用于温室环境的低功耗无线监测系统,在IRIS节点基础上设计了对节点进行了软硬件设计,包括电源管理、数据采集、数据处理与无线组网设计。特别针对低功耗这一设计要求,采用基于能量均衡的路由策略进一步降低了网络系统的整体功耗,延长了网络寿命。整个系统将多种模块集成为小型的易于在温室部署的设备,实现了温室环境参数信息的实时获取,满足温室环境监控的基本要求。实验证明,系统能稳定的持续工作,达到了设计要求,感知节点能够自组织成Mesh网络,太阳能供电模块对蓄电池充电8小时(满电)能够保证感知节点稳定运行72小时以上,EBGR路由协议会尽量沿着具有最少剩余跳数的路径向汇聚节点转发数据分组,这样可以保证较小的通信延迟和整条路由路径能耗的优化,并且优先使用能量水平较高的节点作为下一跳节点,使得数据传输均衡消耗整个网络的能量,延长整个网络的生存期。     

移动检测节点能耗优化及预测研究

无线传感器网络具有智能感知外界信息的能力。由于外界环境变化的影响,传感器检测移动事件消耗的能量具有不确定性。在移动频率较低的情况下频繁地检测移动事件会浪费不必要的能耗。在不错过移动事件发生并使节点尽可能长时间地运行在低功耗工作模式的情况下,设置合理的移动检测周期是节点能量利用的关键。介绍了一种无线传感器网络节点能耗的模型,利用该模型的能耗计算方法推算出了在不同移动频率情况下合适的检测参数,对移动检测节点能耗进行优化。通过不同移动频率的实验,论证了该模型能耗计算方法的有效性,并进一步对能耗进行了预测。     

基于FPGA的WSNs低功耗节点设计与实现

基于FPGA结构灵活、可编程性强,具有强大的并行数据处理能力等优点,采用低功耗的Zig Bee技术对无线传感器网络(WSNs)节点进行软硬件设计。植入Nios系统和相关的IP核到芯片EP1C12Q240C8中,协同具有多种工作模式的CC1100射频芯片,实现节点的功能,并进行了功耗测试及比较。结果表明:节点功耗低,具有良好的可扩展性和移植性,达到了WSNs节点设计的要求,可用于工业生产。     

无线传感器网络节点的低功耗设计

无线传感器网络(WSNs)能够协作地实时监测、感知和采集各种环境对象的信息,并将信息传递给系统用户主机进行分析处理。节点具有感知和路由的功能,在实际的应用中,功耗是影响节点工作寿命的关键因素。设计分析了WSNs系统功率消耗的构成,并从硬件和软件方面提出和总结了WSNs的低功耗设计方法,设计了一种低功耗的WSNs节点,并进行了测试,结果证明:该方法适合WSNs节点的应用,具有易使用、低功耗特点。     

基于状态转移的感知节点能耗模型研究与设计

针对基于理论模型的感知节点能耗研究通常仅考虑部件能耗、缺少从节点整体上分析与评估系统能耗问题的现状,通过分析节点部件在状态运行以及状态变迁时的能耗状况;基于状态转移的矩阵建模方式建立部件能耗模型;基于事件触发机制明确系统主要能耗部件之间的关联,建立节点整体的能耗模型。在OPNET上仿真验证了本模型的可靠性及实用性。仿真结果证明,本模型可为节点选型、协议评测以及网络构建分析提供模型支持和理论指导。     

基于π网的嵌入式系统软硬件划分方法

针对嵌入式系统软硬件划分问题,提出一种基于π网的软硬件划分方法。首先介绍π网的定义及其规则;然后,对嵌入式系统目标进行描述和定义,应用π网建立软硬件划分模型--嵌入式系统软硬件划分模型(ESHPM);最后,对模型ESHPM进行一致性、死锁和兼容性分析,同时,对模型ESHPM进行了优化。所建立的模型ESHPM满足一致性,各进程间无死锁存在,且各个进程之间的交互是兼容的;同时模型ESHPM有效地提高了划分精度,并获得了更加合理的软硬件划分方法。     

Cortex-M0+内核Kinetis L系列的低功耗机制分析

以Freescale公司KL25微控制器为例,从软硬件功耗模型、优化软硬件功耗因子等角度,分析了超低功耗内核KL系列低功耗实现机制,阐述了在不同功耗模式下与之对应时钟模式的关系以及低功耗中断策略,同时与几款典型微控制器进行了比较分析,给出了KL25在低功耗应用中的性能参数,为Kinetis L系列的低功耗应用提供了技术基础。