传感器网络中基于压缩感知的压缩域目标跟踪算法研究与应用

复杂环境下传感器网络目标跟踪,存在跟踪准确性与算法复杂性这对矛盾,需要考虑准确性、通信和计算能耗之间的折中。针对此问题,研究传感器网络中基于压缩感知的压缩域目标跟踪和压缩域数据融合,并提出了用稀疏的测量矩阵对haarlike特征压缩,压缩域特征送入朴素贝叶斯分类器,在压缩域直接实现目标跟踪的算法。然后通过配置传感器网络以生成多个层次类型不同的簇结构,压缩后的数据在网络中传输,并在各层簇头实现压缩域下的数据融合。该算法通过稀疏测量矩阵压缩表征原始图像信息和分类器的自我学习更新,提高了对压缩域目标特征分类的准确性,在复杂环境下有更好的鲁棒性。而压缩域直接进行目标跟踪,不需要重构图像,也减少了网络运算量和数据传输量。通过仿真实验和标准数据库测试对比以及在机器人足球赛实验平台中的应用表明,该算法在跟踪准确性,数据传输量及传输能耗上均有优势。     

面向智能电网的无线传感器网络目标探测算法

文中提出一种结合压缩感知(CS)路由算法进行目标源定位的方法。该路由算法通过对网络节点进行分簇,将簇内节点的信息集中在簇头上。然后对无线传感器网络进行拓扑优化,并采用多跳路由策略完成簇头节点与汇聚节点间的通信。最后利用次梯度投影算法,从来自簇头的少量数据中恢复汇聚节点信号源,用于目标源信号的定位。采用一种自适应处理机制优化压缩感知算法的信号重构性能。仿真结果表明,算法能准确探测目标,减少计算量,并具有良好的重构性能。     

压缩域下的数据融合在传感器网络中的应用

针对无线传感器网络数据融合中传输数据量高、能耗大的问题,研究基于压缩感知的数据融合方案,并提出在压缩域直接数据融合的算法.该算法通过配置传感器网络以生成多个层次类型不同的簇结构,提高数据在不同层次的压缩率,减少了网络中的传输数据量和传输能耗.压缩后的数据在网络中传输,并在各层簇头实现压缩域下的数据融合.通过仿真实验和标准数据库SensorScope真实气象数据测试,该算法在保证准确重建的基础上,在减少传输数据量方面都有较大优势,适用于较大规模的无线传感器网络.     

无线传感器网络在电力系统应用中的关键技术浅析

根据电力系统和无线传感器网络本身的特点,简单分析了无线传感器网络在电力系统中应用需解决的关键技术,并总结了一些解决方案,以加快无线传感器网络在电力系统中的应用步伐.     

压缩感知理论在MIMO雷达目标测量中的应用

目前,压缩感知理论和多输入多输出（MIMO）雷达系统得到了越来越多研究人员的关注。压缩感知理论已经成功应用在图像处理、无线通信等领域;MIMO雷达在目标检测中有着重要的应用。主要分析了压缩感知理论在MIMO雷达信号目标检测方面的应用。MIMO雷达系统通过多个发射天线发射一组正交探测信号（例如：频分窄带线性调频信号）,这些信号遇到空间中的运动目标后发生反射,回波被一组MIMO雷达接收天线接收。基于压缩感知理论,实现了从MIMO雷达接收的回波信号中提取匀速运动的目标、测量目标的速度和方位角,并在MATLAB仿真环境下取得了良好的效果。     

感知策略下的无线传感网络保密容量问题研究

无线传感器网络(WSN)指的是由可以感知和检查外部世界的传感器组建而成的分布式无线网络。得益于硬件系统的飞速发展,无线传感网络广泛应用到了军事、智能交通、环境监控、医疗卫生等多个领域。考虑到无线传感器受限于能量,计算能力等诸多因素,其引发出来的无线传感网络通信安全问题成为了一大研究热点。本文旨在探讨如何应用压缩感知技术保证无线传感网络的安全通信,针对放大转发式压缩感知技术下的无线传感网络安全保密问题推导给出了可计算的保密容量门限值。最后分别讨论了不同数目下的活跃感知节点,中继节点以及窃听节点对无线传感网安全保密容量的影响。仿真结果进一步验证了所推导的保密容量结论。     

无线传感器网络在矿井监测中的应用

本文在分析使用有线传输方式对矿井进行监测所存在的固有缺陷的基础上,提出了利用无线传感器网络监测矿井物理环境的具体方案。文中研究了无线传感器网络在矿井监测中的系统结构及传感器网络节点的硬件结构：在软件设计方面,分析了网络节点获取传感器数据的具体编程实现,同时对节点的定位技术也作了详细介绍。     

无线传感器网络在智能变电站中的应用

文章介绍了无线传感器网络的原理和典型体系架构,总结了无线传感器网络工作的3个基本方面和网络特点,给出了无线传感器网络应用于智能变电站设备状态检修、辅助系统及综合自动化系统的设想和具体应用框图,最后提出亟需解决的3个问题:节能、信息安全及标准统一问题,并给出了解决方法.     

无线传感器网络在车厢环境测控中的应用

介绍了用于客车室内环境检测的无线传感器网络的设计,讨论了传感器节点的温湿度、空气质量检测原理,电源特征和通讯模式。     

无线自组传感器网络在变电站自动化中的应用

无线自组传感器网络由分布在一定空间范围的大量自组传感节点组成,节点具有数据感知、信息处理和无线通信能力,节点间以无线多跳的无中心方式连接,网络拓扑动态可变,具有广阔的应用前景。文章介绍了无线自组传感器网络的特点,论述了无线自组传感器网络应用于变电站自动化系统的可行性,设计了变电站无线自组传感器网络的结构,讨论了路由协议的选择问题。     

Optimized placement of nodes for target detection in sensor networks

In order to improve the precision of the target detection in wireless sensor networks, a new approach based on genetic algorithm (GA) was proposed to optimize the placement of the sensor. The target location problem was transformed into locating a target at a grid point through modeling the sensor field as a grid of points. Moreover, the sensor placement problem was formulated as a combinatorial optimization problem, which is aimed at minimizing the maximum discrimination error under the restraints of limited cost and complete coverage. The GA approach uses binary coding to represent the location, and both single parent cross-over operator and single parent mutation operator are used to improve its speed and efficiency. Experimental results have shown that a global optimal solution can be quickly obtained using the proposed method and the precision requirement for target location is satisfied. Translated from Journal of Xi’an Jiaotong University, 2006, 40(8): 906–910 [译自: 西安交通大学学报]     

无线传感器网络故障管理架构设计方法概述

随着无线传感器网络应用研究的持续升温,越来越多的研究人员认识到无线传感器网络故障管理的重要性,而故障管理的架构是其中的一个关键问题。本文对无线传感器网络故障管理的架构设计技术进行综述,把它们划分成集中控制结构、分布控制结构、阶梯式控制结构和基于移动装置的结构四大类,并分别对每种结构的特征和发展进行了描述,并总结出目前需要研究的问题。     

Average information‐weighted consensus filter for target tracking in distributed sensor networks with naivety issues

In the consensus‐based state estimation, multiple neighboring nodes iteratively exchange their local information with each other and the goal is to get more accurate and more convergent state estimation on each node. In order to improve network scalability and fault tolerance, the distributed sensor networks are desirable because the requirements of the fusion node are eliminated. However, the state estimation becomes challenging in the case of limited sensing regions and/or distinct measurement‐noise covariances. A novel distributed average information‐weighted consensus filter (AICF) is proposed, which does not require the knowledge of the total number of sensor nodes. Based on the weighted average consensus, AICF effectively addresses the naivety issues caused by unequal measurement‐noise covariances. Theoretical analysis and experimental verification show that AICF can approach the optimal centralized state estimation.     

无线传感器网络中节点的自身定位算法分析

无线传感器网络中节点的自身定位是其大多数应用的基础,文章利用网络中存在的冗余信息,针对客观存在的不良节点,对现有分布式无需测距技术的Amorphous定位算法进行改进,以提高整个网络的平均定位精度。仿真结果表明,改进后的算法有效地降低了节点位置的平均估计误差。该算法无需任何附加的硬件支持和良好的拓展性,对实际的应用具有积极的意义。     

传感器网络中一种能量有效的自适应成簇算法

为了延长网络的生存时间,需要设计能量有效的协议,以适应传感器网络的特点.本文在LEACH的基础上,提出了一种适合无线传感器网络的能量有效的成簇算法DEEAC.在DEEAC中,每一个节点均基于最优簇首概率popt自主地确定自己是否为临时簇首.该临时簇首通过收集到的簇内信息,根据簇内通信总能耗最小化原则,选择一个使得簇内通信代价尽可能小且在最近(r mod (1/popt))轮中没有成为簇首的簇内节点作为该轮的最终簇首.模拟实验表明,DEEAC与LEACH相比具有更好的性能,优化后的簇首选择策略可以在不同场景下有效延长网络的生存时间.     

采用RSSI模型的无线传感器网络协作定位算法

由于无线传感器网络定位成本较高,精度不能满足要求以及通信和计算开销过大等问题,提出一种针对定位各阶段实施误差抑制措施的接收信号强度指示(RSSI)测距的协作定位算法。测距阶段通过周期性测量获得模型动态参数,采用相对误差系数对RSSI测距进行校正,定位阶段则基于泰勒级数扩展线性最小二乘方法实现位置估计,采取残差加权法优化位置坐标,减小非视距(NLOS)的不利影响。引入协作定位,将符合要求的节点升级为参考节点参与定位计算,进一步提高定位覆盖率和精度。实验结果表明,所提算法精度接近基于真实坐标的泰勒级数扩展LS算法,相同条件下的精度远高于传统估计算法。节点最大定位误差为0.15,最小定位误差为0.08,网络节点平均定位误差为0.109,能够满足大规模无线传感器网络(WSN)的定位需求。     

无线传感器网络安全测评关键技术研究

针对无线传感网面临的安全威胁,通过搭建无线传感网仿真环境,实验分析无线传感网在不同网络安全威胁和攻击下其安全状态变化,归纳分析影响无线传感网安全性典型因素,形成无线传感网安全性测评指标,针对每项测评指标,研究无线传感器网络安全性测评方法,通过运用无线传感网安全测评方法进行无线传感网安全测评实验,对无线传感网安全测评指标进行测评,从而从源头上降低无线传感网风险,保证了无线传感网安全.     

无线传感器网络GPSR路由协议研究

随着定位技术的发展,基于地理位置的路由协议受到广泛的关注与研究。分析了无线传感器网络中地理位置路由协议GPSR的特性,详细阐述了GPSR协议中的贪婪转发及信标发送机制,遇到路由空洞时的局部优化问题,边界转发中所使用的右手法则和平面拓扑图的构造以及边界转发的实现等问题。