Independent motion control of a tower crane through wireless sensor and actuator networks

The problem of independent control of the performance variables of a tower crane through a wireless sensor and actuator network is investigated. The complete nonlinear mathematical model of the tower crane is developed. Based on appropriate data driven norms an accurate linear approximant of the system, including an upper bound of the communication delays, is derived. Using this linear approximant, a dynamic measurable output multi delay controller for independent control of the performance outputs of the system is proposed. The controller performs satisfactory despite the nonlinearities of the model and the communication delays of the wireless network.     

面向对象的机电系统结构及行为建模

针对原理设计阶段机电一体化系统的逻辑结构模型、逻辑/物理行为模型和原理方案表达,提出了基于参考模型的机电一体化系统初步逻辑结构,以及基于统一建模语言(UML)类图的详细逻辑结构(即原理方案表达);提出了基于消息序列图(MSC)的交互行为建模及基于规范和描述语言(SDL)的逻辑/物理行为建模方法,从而基于人类认知客观世界...     

一种面向小型无线传感器网络同步算法

在分析无线网络同步问题的基础上,针对小规模无线传感器网络的应用特点,结合已有的RBS算法,提出了一种分布式网络模型下的时钟同步算法,并设计实验平台,通过实验验证了其可行性和有效性。该算法适用于数据采集和定位系统。     

无线传感网基于梯度的非均匀分簇算法研究

为了缓解在无线传感网“多对一”的数据收集流量模式下,产生的近SINK的“热区”问题,提出一种基于梯度的非均匀分簇算法。首先,分析此种数据汇集模式的数据流量特性,给出节点至Sink跳数（梯度）与其负担的流量的关系,接着,从不同梯度的簇头负载与相同梯度的负载两方面着手,设计了负载平衡的非均匀分簇调整算法（WUC）,节点依据自身的梯度确定分簇的规模,以多权值优化的方式成簇。仿真结果表明,在本文的仿真场景设置下,网络中不同梯度的簇头的流量负载标准差降低了9倍左右。网络的负载平衡有了显著的改善。     

无线传感器网络节点定位算法的研究综述

作为一种全新的信息获取和处理技术,无线传感器网络（WSN）可以在广泛的应用领域内实现复杂的大规模监测和追踪任务,而节点定位是大多数无线传感器网络应用的基础。介绍了无线传感器网络节点定位的概念和原理、节点定位计算的一般过程,讨论了现有的传感器网络节点定位算法的分类方法,着重综述了近年来该领域具有代表性的算法的原理和特点,简要介绍了节点定位算法的最新发展。在对现有算法进行了分析比较的基础上,通过归纳和总结,提出了基于移动锚节点的定位算法将成为以后研究热点的看法。     

无线传感器网络加权垂直平分线定位算法

针对APIT算法和基于垂直平分线的区域定位算法(MBLA)迭代次数多,定位精度低的缺点,提出了加权垂直平分线定位算法——WMBLA。该算法根据待定位节点接收到的2个锚节点的RSSI值的比值,移动两锚节点连线的垂直平分线,然后确定待定位节点在垂直平分线的哪一侧。仿真表明:WMBLA算法定位精度显著提高,定位误差是MBLA的一半,是APIT算法的1/4,迭代次数是MBLA的1/3。     

无线传感器网络能效技术综述

无线传感器网络最关注的问题是如何高效利用有限的能量.该文全面介绍了传感器节点处理模块和通信模块的的能源消耗情况和节能策略.     

无线传感器网络动态加权DV-Distance算法

无线传感器网络DV-Distance定位算法,采用未知节点与锚节点间的累计跳段距离代替欧式距离计算节点位置,存在较大的定位误差.针对这一问题,提出一种动态加权DV-Distance改进定位算法,基于未知节点的修正模式,保证定位网络中每个未知节点具有不同的修正系数;通过动态加权修正模型,用锚节点间距离、跳数等信息计算修正系数,采用动态加权的方法将不同方向上的修正系数进行整合,修正未知节点与锚节点间累计跳段距离,提高算法的定位精度.通过仿真验证了算法具有更高的定位精度;并进一步通过实验验证了算法的有效性和可行性.     

互换性传感器网络与动态可重构应用开发

本文主要研究具有节点互换性的传感器网络及其应用开发技术.提出了互换性传感器网络应用开发的总体方案,指出节点在传输协议和应用层协议均需取得一致.提出一套轻量级应用层协议AgileSN,支持节点的自动发现,支持数据的动态解析;详细描述了AgileSN的网络与节点模型,及其工作过程.在节点互换性的基础上,借鉴WEB系统的工作模式,提出一套适用于传感器网络的动态可重构应用开发平台IsVIP,采用组件化的体系结构,能够在运行时动态创建和重构应用系统;支持多数据流并行与流水线并行.介绍了IsVIP的模型,研究了其运行性能,并进行了性能测试,结果显示流水线能够大幅度的提高吞吐率.文中最后给出一个实例,利用AgileSN仿真节点和IsVIP快速灵活的搭建PC性能参数监测系统.     

无线传感器网络瓶颈节点判断及路由方法研究

针对无线传感器网络中存在的由于其失效导致网络节点割裂成互不连通的各部分的瓶颈节点问题,从一类准瓶颈节点角度出发,提出了基于节点间连通关系的聚类划分方法.在此基础上,建立了瓶颈节点的判断方法,进而从均衡节点能耗的角度,提出了基于最小跳数多路径选择的减轻准瓶颈节点和瓶颈节点影响的路由方法.仿真结果表明,应用这些方法的传感器网络,不仅能够有效的判断瓶颈节点,而且能够均衡准瓶颈节点和位于瓶颈节点前的汇聚节点的能耗,从而延长网络寿命.     

无线传感器网络的硬件节点设计与实现

传感器节点是组成无线传感器网络的基本单位。本文通过对传感器硬件节点的研究,设计了CC2420与ATmega128单片机的硬件接口,分析了系统组成和原理,重点阐述了节点的硬件设计。本设计遵循了节点的标准化、微型化、低功耗和扩展性等原则。对该节点的测试表明,该方案较好地实现了上述目标。     

一种适用于WIA-PA网络的分层入侵检测方法

工业无线技术是满足工业应用高可靠、低能耗等特殊需求的一类无线传感器网络技术。针对WIA-PA(wireless net-works for industrial automation-process automation)工业无线网络的特点,分析了工业无线网络入侵检测的重要性,设计了一种基于全信道分析仪的分层WIA-PA网络入侵检测和安全数据处理架构,提出了一种适用于WIA-PA网络的分层入侵检测方法,在此基础上,设计并实现了基于WIA-PA的安全管理系统。测试表明,基于全信道分析仪的入侵分析系统能够有效检测网络入侵攻击,基于安全管理者的设备安全入网、密钥管理和安全服务能够在无线环境中得到较好的应用,有效地解决了工业无线网络内部资源受限的问题,提高了WIA-PA网络通信的安全性能。     

无线传感网贝叶斯目标跟踪定位算法

提出一种贝叶斯目标跟踪定位算法。针对问题模型,进行网络拓扑结构建立,采用贝叶斯方法对目标下一位置区域进行预测,从而对目标进行跟踪优化,实现选取合适的定位参与节点。通过实验仿真表明,该算法能够有效实现目标节点的跟踪定位。     

一种基于LEACH的新型WSN路由算法

LEACH是针对无线传感器网络设计的低功耗自适应分簇聚类路由算法,与一般的平面多跳路由算法相比,LEACH算法可以将网络生命周期延长15%.但是,LEACH算法存在簇首开销较大、重复性成簇过多地浪费系统资源以及簇规模分布不合理等等不足.针对LEACH算法的不足,从簇的形态、成簇方式和簇首选择依据等方面对其进行了改进.改进后的算法采用固定分簇的方式;形成的簇是不均匀簇,即靠近Sink节点的簇的半径较大,而远离Sink节点的簇的半径较小;簇首选择的依据是节点的剩余能量.仿真实验证明,改进后的算法具有更高的能量使用效率.     

基于多属性决策的WSNs分布式能量均衡路由

针对无线传感器网络中现有路由能耗不均问题,提出一种基于多属性决策的能量均衡路由算法(distributed multiple attribute-based energy-balance routing,DMAE),通过引入节点负载预测机制、传输总能耗(total transmission energy cost,TEC)等,建立多属性决策模型,将节点的前向邻居的能量、综合负载、传输总能耗等参数定义为模型中的属性,根据构建的前向邻居列表信息,使用相对熵计算各属性的权重,确定决策模型。节点依据该决策模型选出最优的前向邻居中转数据,使全网能耗均衡。仿真结果表明,与MTE(minimum transmitted energy)、EAR(energy-aware routing)、DEBR(distributed energy balanced routing)协议相比,DMAE能够更好地均衡全网能量分布,提高能量利用率,从而延长网络生存时间。     

无线传感器网络混合触发一致性时间同步

针对无线传感器节点能量有限、无线通信环境差的特点,将事件触发通信机制应用于无线传感器网络(WSNs)的时间同步中,提出一种混合触发一致性时间同步(MTCTS)算法,并研究同步能耗的降低方法及传输延迟和数据丢包对同步算法的影响。节点的时钟特性建模成二阶状态方程,每个节点通过与其邻居节点交换本地时间这一状态信息获得同步控制输入,从而实现WSNs的时间同步。在所提出的一致性同步算法中,每个节点周期性地更新状态,根据当前状态是否满足给定的事件触发条件去触发通信事件的发生,如此降低通信事件的发生频率。在假定传输延迟服从指数分布和所有节点丢包率相同的情况下,进一步研究了传输延迟、信息丢包对同步精度和算法收敛性的影响。实验和MATLAB仿真验证了所提算法的有效性,并通过仿真确定出了传输延迟和丢包率的上界。     

无线传感器网络节点的设计和实现

无线传感网络是当前国内外传感器技术领域的热点研究课题，本文给出了一种构建智能无线传感网络通用节点的体系结构，并运用该体系结构的设计思想完成了无线传感节点的研制。该智能无线传感节点采用的软件开发系统是专用于无线传感网络的开放源代码的操作系统TinyOS，运用该平台完成了节点的性能测试和试验。结果表明，该节点达到了设计要求，该设计思想可以提高无线传感网络节点的研制效率。     

无线传感器网络节点周期性休眠时间同步研究

为了实现无线传感器网络节点的有效时间同步,采用了OMNeT＋＋仿真工具,并改进了TPSN算法,提出了一种无线传感器网络节点周期性休眠时间同步算法。算法分为发现及收集子节点信息和节点同步两个阶段,实现了对无线传感器网络节点的实时精确时间同步。仿真结果表明,该时间同步算法能实现对网络节点十分准确的同步。     

Distributed Similarity based Clustering and Compressed Forwarding for wireless sensor networks

Wireless sensor networks are engaged in various data gathering applications. The major bottleneck in wireless data gathering systems is the finite energy of sensor nodes. By conserving the on board energy, the life span of wireless sensor network can be well extended. Data communication being the dominant energy consuming activity of wireless sensor network, data reduction can serve better in conserving the nodal energy. Spatial and temporal correlation among the sensor data is exploited to reduce the data communications. Data similar cluster formation is an effective way to exploit spatial correlation among the neighboring sensors. By sending only a subset of data and estimate the rest using this subset is the contemporary way of exploiting temporal correlation. In Distributed Similarity based Clustering and Compressed Forwarding for wireless sensor networks, we construct data similar iso-clusters with minimal communication overhead. The intra-cluster communication is reduced using adaptive-normalized least mean squares based dual prediction framework. The cluster head reduces the inter-cluster data payload using a lossless compressive forwarding technique. The proposed work achieves significant data reduction in both the intra-cluster and the inter-cluster communications, with the optimal data accuracy of collected data.     

无线传感器网络安全研究综述

无线传感器网络作为后PC时代实现信息收集、传输与处理的重要技术,在军事和民用领域均有广泛的潜在用途,是当前技术研究的热点.无线传感器网络因其资源有限和分布与通信开放性的特点而使得其安全性需求显得极为重要和必要.本文从无线传感器网络的安全挑战、安全需求、可能受到的安全攻击及相应的防御方法等方面对目前国内外开展的研究进行了较系统的总结,有助于了解当前无线传感器网络安全研究进展及现状.