无线传感器节点实时能耗监测

无线传感器网络设计的关键技术环节之一是低功耗。首先要准确地检测到运行时各模块的能量消耗,然后才能够进行控制优化。然而,应用上的需求千差万别,导致硬件平台的多样性。本文选取无线传感器网络领域节点能量消耗检测作为研究方向,提出了一种便携的无线传感器节点能耗数据采集装置,能够实时采集节点的电压、电流信息。针对当前研究集中于仿真模拟,这种装置可用于实际环境的能量消耗检测,检测精度高。在MicaZ节点上的实验结果表明,该系统能以较高精度监测节点的能量效率。实际测量发现,传感器网络中传感器能耗也属能量消耗的一部分,且消耗量不可忽视,为今后的研究改进提供了新的参考。     

面向食品质量检测的低功耗射频pH传感器设计

设计了一个检测食品质量的由两片纽扣电池供电、可持续工作30天左右的低功耗射频pH传感器.此传感器由一个由氧化铱(IrOx)电极和氯化银(AgCl)参比电极组成的pH电极、电压转换频率电路和无线通信电路三部分组成.电压转换频率电路将pH电极产生的灵敏度为-49.6 mV/pH的电压转换成灵敏度为-4.073 kHz/pH的频率信号,然后无线通信电路将频率信号调制后传送到阅读器.本文中用此传感器对储藏在5℃下的猪肉持续监测200 h,对储藏在30℃下的牛奶持续监测26 h,实验结果证明射频pH传感器可以用于食品pH随食品质量变化而变化的食品质量检测.射频pH传感器和阅读器系统可以实现准确、方便、长期的无线食品质量检测.     

飞机状态监测无线传感器网络系统

ZigBee技术与无线传感器网络完美地结合在一起,成为无线传感器网络中无线通信应用的首选技术之一,具有低功耗、低成本、网络容量大、灵活安全和抗干扰能力强等特点.用ZigBee技术研制的飞机状态监测无线传感器网络系统布线少,可减少整个系统的重量和成本,增加系统的灵活性,还可快速的布局和监测数据,实时地传输动态信息,可以使飞机状态监测和故障诊断技术达到一个新水平,有力推动航空技术的发展.基于这一应用要求,将新型传感器和无线传感器网络技术相结合,设计了用于飞机状态监测的无线传感器网络系统方案及其相关节点,实验实现了系统的基本功能,初步验证了此飞机状态监测系统的可行性.     

基于多接口无线传感节点的油罐车监测系统

为了实现对油罐车罐体、危险品和环境等状态的实时监测,采用无线传感网络技术,构建了油罐车多参数监测系统.本系统以超低功耗的ATmega1281微控制器和AT86RF230射频模块为核心,设计了一种多接口无线传感节点;结合节点在油罐车上的部署方式,提出一种基于静态分簇的路由算法;采用TinyOS操作系统和NesC语言完成节点的软件设计.实验结果表明,该系统能够满足油罐车多种状态的实时采集与监测需求,具有监测范围广、布设方便、可靠性高和功耗低等特点.     

基于IMU及UWB的弹跳传感节点位姿检测研究

节点部署是移动无线传感器网络的重要研究方向之一,其中采用具有超强越障能力的微型弹跳机器人(MJR)作为移动传感节点,是针对崎岖环境的理想选择.然而MJR的尺寸小、负载能力弱,难以搭载高精度传感器实现精确位姿检测.本文提出了基于IMU与UWB(超宽带技术)的弹跳机器人位姿检测方案,以及基于该方案的MJR自复位和自主航向调节方法,开展了MJR基本功能和部署运动实验研究.结果表明,基于IMU姿态检测的自复位和自主航向调节功能具备良好的稳定性与精确性,基于UWB的平均定位误差约为9cm,可满足自部署定位需求.本文结果为后续MJR传感器节点实现自部署功能奠定了基础.     

应用于天然气管网安全监测的无线传感器网络节点设计与实现

利用无线传感器网络技术可对城市天然气管网安全进行在线、实时监测.结合具体应用需求和特点,设计了一种支持IEEE802.15.4和ZigBee协议的新型无线传感器网络节点.利用该节点,可以识别施工或其它外力对天然气管道的撞击破坏,检测管道附近泄漏的天然气浓度及异常温度等不安全因素.在集成微处理器和射频收发模块的"片上系统"芯片的基础上,实现了射频通信、数据采集和电源等模块的硬件电路设计,给出了节点间组网及数据传输的软件机制.实验结果表明,该节点具有功耗低、通信可靠等特点,可满足天然气管道安全监测的实际需要.     

基于ZigBee无线传感器网络的飞机状态监测系统

应用基于ZigBee的无线传感器网络技术设计新型的飞机状态监测系统,实时监测飞机的T作状态,为解决传统监测技术的高成本、高功耗、灵活性差、不便于维护等同题提供了新的解决办法,拓展了无线传感器网络的应用领域,经初步的监测实验证明,本系统已具备振动、温度、湿度、光照强度等状态监测功能,在室内存在障碍的情况下,两节点问有效传输距离为30m,并可通过路由器多跳的方式进行扩展,证实了飞机状态监测无线传感器网络系统的有效性.     

基于改进DV-HOP的道路交通拥堵传感节点快速监测

由于现有交通拥堵监控设备在海量三维交通信息中处理数据的能力较差,导致监测目标延迟较高,故设计一种基于改进DV-HOP的道路交通拥堵传感节点快速监测方法;在待监测区域安置无线视觉传感器,划分子节点与Sink节点,采集车辆通行状况和整体长度;把异常道路数据作为小概率事件,确立速率采集周期及交通状态采集周期,推算历史车辆速率均值和交通数据方差,设定拥堵临界值,分析路段是否产生拥堵;对道路交通拥堵节点进行初始化,确定全部道路交通拥堵节点,并将其转换到二维坐标中;利用改进DV-HOP算法获取道路交通拥堵节点位置信息,得出道路交通拥堵节点监测结果;实验分析表明：设计方法的均等系数值可达0.998,数据传输延时仅为3.5 s,表明交通拥堵监测精度较高。     

无线传感器网络节点自定位技术

节点位置信息是许多无线传感器网络应用的基础,节点自定位技术在无线传感器网络中具有重要地位。目前已经出现了各种节点定位算法,其中的KPS算法不需要锚节点和复杂的测距技术,具有一定的优越性,但当网络部署在非理想的环境中时,存在定位精度较低的问题。该文针对这一问题,提出了利用运动学定位方法对KPS算法中的参考节点位置进行修正,从而提高节点定位精度。仿真结果表明,改进算法能够明显提高非理想环境中的节点定位精度。     

Hardware Reconfiguration Capability for Third-Generation Sensor Nodes

Minimizing third-generation sensor nodes' power consumption will be vital to their successful deployment.     

无线传感器网络节点自定位算法

针对目前传感器网络的定位算法节点定位精度严重依赖节点分布密度的问题,提出一种有一个较大功率的中心节点的定位算法。该算法计算出所有待定位节点距离中心节点及其所有邻节点的距离,将距离信息和邻节点表传到控制中心进行集中计算,确定节点位置。依据仿真结果,在节点数较少时该算法的定位误差仅为DV-distance 算法的1/8,提高了定位精度。     

无线传感器网络中传感器节点的布置

在无线传感器网络中，传感器节点收集本地数据，通常通过其它节点将数据转发给基站，因而离基站越近的节点，消耗的能量越多．如果采用通常的方法，即均匀布置传感器节点，则基站附近的节点将很快消耗完能量，基站也就无法收集数据．本文通过研究无线传感器网络中的能量消耗，得到了一个布置传感器节点的密度函数，按此函数布置传感器节点可以有效地延长系统的生命期．理论分析和模拟结果表明，本文的布置方案将系统生命期提高到均匀布置方案的3R/2t倍，这里t为传感器节点的通信距离，R为传感器节点的分布区域半径．     

基于连通性的传感器网络节点定位算法

针对已有定位算法在区域边界定位误差大的问题,提出一种仅仅基于连通性的定位算法(RMBC)。通过加入功能简单的冗余节点来改进算法在区域边界附近的定位精度,并对冗余节点的通信半径和摆放形式进行分析。设计了一种新的定位算法评价标准——定位覆盖度。实验结果证明RMBC算法在定位覆盖度方面优于质心算法和APIT算法。与质心算法相比,平均定位误差降低了32.7%,最大定位误差降低了44.8%。     

低功耗超声波风向风速传感器设计

介绍了超声波时差法风速测量的基本原理,以及基于CPLD+MSP430低功耗测量风向风速传感器的实现方法.设计了超声波发射驱动和部分接收电路,分析计算了二阶有源巴特沃斯带通滤波器.提出了采用峰值包络检波识别超声波到达时刻,以及CPLD高速计数的方法,实现高精度测量方法,并且详细叙述了超声波测风的实现过程.实验结果验证系统具有精度高、功耗低等特点和推广应用价值.     

A Low-Power, Battery-Free Tag for Body Sensor Networks

The authors describe a low-power, battery-free tag for use in pervasive sensing applications such as wearable patient-monitoring systems and body sensor networks. The tag consists of a custom integrated circuit, an antenna for RF energy harvesting, and several sensors for monitoring important physiological parameters and generating alarms when necessary. They also describe experimental results with phonocardiogram and photoplethysmogram signals and demonstrate tag localization within 0.6 m by using an audio localization scheme.     

无线传感网络在机群状态监测中的应用研究

利用传感技术、无线数据传输和网络技术等,搭建了基于无线传感器网络的施工设备监测系统,通过对无线传感网络的传输标准、发送模块和网络接口的设计与实施,实现了对机群中各分散单机的远程监测与故障诊断,以实时评估当前机群总体运行情况及各单机的运行状况的目的。该技术的运用开辟了网络技术与状态监测、故障诊断综合应用的新领域。     

一种适用于传感网节点的动态加载器系统设计

为了达到动态加载器并利用动态加载的方法来实现系统升级与维护的目的,在分析重编程技术和动态链接过程的基础上,对动态加载器的软件结构和工作流程进行了详细的研究。在动态加载器的软件结构的3个重要问题:运行空间分配、代码搬移、重定位;然后将文件加载进传感网节点中,使用动态加载器的工作流程的进行具有明显的可行性。     

基于nRF9E5的无线温湿度传感器网络节点设计

针对实验场所和装备弹药仓库等地点需及时监测环境温湿度的需求,基于无线传感器网络设计实现了以nRF9E5芯片为核心的微型低功耗无线温湿度传感器网络节点。本文详细阐述了该节点的通信与处理模块和温湿度数据采集模块的设计,并给出了时分多址点到多点的节点之间无线通信的软件流程。     

微型红外热释电传感器及应用

本文介绍一款采用蜂巢式透镜设计的微型红外热电传感器,它与采用菲涅尔透镜的同类传感器相比,体积更加小巧、安装隐蔽性更好。本文详细介绍其主要性能,并给出一个典型应用示例。