基于UKF滤波的WSN节点定位研究

无迹卡尔曼滤波(UKF)模拟系统的后验概率密度函数,避免了扩展卡尔曼滤波(EKF)中引入的较大线性化误差的缺陷.本文提出了一种基于加权最小二乘法(WLSE)和UKF的无线传感器网络(WSN)节点定位算法.算法采用TOF测距技术测量未知节点到信标节点的距离,利用加权最小二乘法估算未知节点的初始位置,并采用UKF滤波对节点进行精确定位,同时与EKF滤波结果进行比较.相关分析结果表明,算法在TOF测距基础上,将加权最小二乘法和UKF滤波结合,可以较大提高节点的定位精度.     

基于ZigBee无线传输的倾角传感器网络

应用ZigBee传感器节点的硬件和软件以及上位机软件研制了一种无线倾角传感器网络系统.采用了二次温度补偿解决温度对测量精度的影响,并对无线网络的功耗进行了优化处理.实验表明:该系统的测量精度达到了±0.01°(倾角测量范围为±3 °),数据采集间隔为1次/s时,平均电流仅为0.21 mA,达到了高精度低功耗的设计要求.     

无线传感器网络节点能量供应系统设计

在影响无线传感器网络的生命周期的众多因素中,节点的能量是其中最为重要的.节点的功耗、布撒环境以及具体应用等因素,都对节点的能量供给有重大影响.本文分析了当前基于能量挖掘的节点能量供应系统,并提出了改进的无线网络传感器能量供应系统,实现了利用环境能量为无线网络传感器节点永久供电.     

IEEE 1588时间同步在ZigBee低功耗中的应用

在ZigBee无线网络中,为实现中继节点的休眠和唤醒功能,并达到降低系统功耗的目的,提出了一种新的时间同步算法.该算法利用模拟开关和RTC模块的中断信号控制主控模块的供电,使路由设备进入超低功耗运行状态;同时采用IEEE 1588的精确时钟同步协议PTP完成MAC层的时钟同步,减少了同步算法协议层间损耗,解决了传统时间同步算法精度不高的问题.试验表明,改进后同步算法的同步精度达到+ 50μs,系统运行功耗极低;节点仅靠锂电池即可持续工作半年以上,能够满足低频率数据监控等应用,使无线网络应用更加灵活、广泛.     

一种低功耗无线传感器网络节点设计

无线传感网络节点功耗直接决定了无线网络的生存周期,为了降低节点能耗,在对多种微处理器芯片和射频芯片性能分析比较的基础上,选择了MSP430F2618处理器芯片和射频芯片CC2520射频芯片,采用微处理器与无线模块独立架构,设计了一种性能灵活无线网络节点;提出了微处理器、射频芯片在工作模式与多种低功耗模式之间切换,以及微处理器时钟的控制等节能策略,在此基础上设计了网络路由节点和端节点软件系统;实验证明:在发射功率为0 dBm,数据传输速率为1 MHz时,设计的节点运行电流和休眠电流(26.1 mA,1.57μA)与传统的Imote节点(35.1 mA,3.6μA)、Mica2节点(56.2 mA,21μA)相比,明显低于传统节点;当节点电池容量为2*700 mAh,工作周期为10分钟时,其生存周期为7.2个月;设计的节点的寿命达到预期目标。     

预装式变电站温湿度烟雾WSN传感器节点设计

针对预装式变电站户外运行时内部电器设备容易受到外界环境影响的现状,提出了一种对预装式变电站内温湿度烟雾进行在线测量的WSN传感器节点设计方案.考虑到传感器节点工作环境电磁干扰严重,采用非阻塞方法设计程序;同时以Jennic的JN5139无线微控制器为处理器核心模块,最大程度地提高抗干扰能力.详细介绍了节点硬件各部分组成和软件流程设计.实测结果验证了该传感器节点具有功耗低、性能稳定等特点.     

基于ZigBee的矿井监测系统设计

本矿井监测系统的通信节点采用STM32F103单片机控制,传感器的无线组网采用CC2430收发模块.采用温湿度、CO、甲烷传感器模块采集矿井的环境信息,将采集到的数据汇集到ZigBee无线网络,进入GPRS网络,再传递到后台计算机进入网络中心.本系统的环境适应性强,终端节点放置灵活,功耗低等优点,达到了对矿井环境的实时监测.     

基于ZigBee技术的交通气象站中雨量测量系统设计

设计了一种以高精度压力式雨量计代替传统虹吸式或翻斗式雨量计的雨量测量方案。详细介绍了以Atmega128为控制核心,通过对CC2420射频收发器的控制实现雨量测量智能化和无线化的系统。交通气象站中对雨量测量的实时性和精确性有着严格的要求,作为交通气象站无线传感网络中的一个节点,该系统具有组网灵活、高精度、低成本、功耗小、可靠性高等特点。     

一种低功耗无线传感节点设计

针对现有远程无线传感节点存在的功耗较高、测量准确度易受供电电压影响等不足,提出了一种基于时间同步的低功耗通信机制,采用比率测量技术、传感电路节能测量技术、无线SOC技术等技术设计了基于nRF24E1为核心的无线传感节点软硬件.实验表明,无线传感节点休眠功耗仅有2.45μA,10s采样周期的平均电流为93μA;既实现低功耗,也保证了测量准确度.     

基于死区调度的无线网络控制系统保性能控制器设计

针对无线网络控制系统(WiNCS)中网络带宽有限、节点能量有限、网络冲突概率高和节点动态移动的特点,提出了基于系统误差的死区调度策略,即只在系统误差绝对值大于死区阈值时才进行控制量的计算和传输.将死区调度描述为一个非线性函数,并在考虑系统参数不确定性和网络诱导时延的情况下,建立了基于死区调度的无线网络控制系统模型.利用Lyapunov-Krasovskii方法,给出了保性能控制器的设计方法.仿真实验结果表明所提方法在保证控制性能的基础上有效地降低了控制器的数据传输率.     

基于压缩感知的低功耗高效率CMOS图像传感器设计

提出一种基于压缩感知的低功耗高效率CMOS图像传感器(CIS)设计.在这种压缩感知CIS中,帧存储、帧差求解和帧压缩等过程分别集成于像素级、列级和芯片级电路中,实现了图像传感过程和图像压缩过程的融合.这种融合提高了CIS在功耗、传输带宽和输出数据等方面的效率.所提出的CIS设计已采用Global Foundries 0...     

基于WSNs与LabVIEW的扭矩测试系统设计

针对目前扭矩扳手应用过程中人为因素影响大,可控性差等问题,应用无线通信技术、微信号处理技术、单片机技术、虚拟仿真技术,设计了一种将WiFi无线传感器网络（ WSNs）与虚拟仪器相结合的扭矩测试系统。该系统集扭矩测量、采集、校准、分析、存储、显示及预警于一体,实现了多路扭矩参数的实时准确监测和有效控制。仿真和实测结果表明：该系统测量精度可达0.4%FS,功耗低,体积小,实时性好,操作简单,长时间运行稳定可靠,适用于铁路机务、车辆检修线、厂矿等对扭矩参数的实时监控。     

A 256×256 time-of-flight image sensor based on center-tap demodulation pixel structure

This paper proposes a 256 × 256 time-of-flight (TOF) image sensor based on the center-tap (CT) demodulation pixel structure. The image sensor can capture both the two-dimensional (2D) high speed image and the three-dimensional (3D) depth image. The CT pixel consists of two split pinned photodiode (PPD) regions and two pairs of transfer transistors. The transfer transistors adopt a non-uniform doped channel (NUDC) structure, which can increase the electron transfer speed along the transfer channel and eliminate the image lag for high speed imaging. The pixel size is 10 µm × 10 µm, and we design the implementation process of the pixel to increase the electron transfer speed. The sensor is fabricated in a 0.18 µm 1P5M CMOS image sensor process. Test results show that it can capture the 430-fps intensity image and the 90-fps depth image in two different imaging modes. The rectified non-linearity within the 1.0–7.5 m depth measurement range achieves less than 3 cm, and the measurement accuracy achieves 4.0 cm at 2.5 m, corresponding to the relative error of 1.6%.     

基于无线传感网的气体扩散立体监测系统设计

针对气体在开放式空间扩散的问题,手机了基于无线传感网的气体扩散立体监测系统。监测系统由多个无线传感器节点和基站组成。低功耗设计的无线传感器节点具有无线通信、串行通信、GPS自定位、计算控制等功能,传感器节点之间通过MESH网络实现多跳组网通信。实时操作系统上运行的网络协议可提高系统运行的实时性和可靠性。系统上位机软件能够显示气体在三维空间中的扩散情况,并显示天气状况和节点的剩余电量信息。通过外场测试表明,该系统能够实时监测含磷气体扩散情况,为防止进一步造成较大的损失提供可靠的信息。     

面向普适健康服务的无线体域传感网

面向普适健康服务的无线体域传感网要求网络满足高速、低功耗的要求。通过采用超宽带技术,结合普适健康服务业务需求,构建了高速、低功耗的无线体域传感网。该网络能够支持多种传感器同时检测,通过高速物理层接口,做到生理信息的及时传输。实际原型系统测试表明:该原型系统能够支持10个以上节点,在3 m范围内提供100 Mbps的网络速率,并且发送节点平均功耗小于10 mW。     

基于服务质量机会测量的传感器网络协作控制机制*

为了消除制约无线传感器网络性能的因素和提高网络控制效率,基于实时网络服务质量机会测量,提出了传感器网络协作控制机制。首先,基于发送端节点和接收端节点状态以及中继节点的协作,测定无线传感器网络实时状态。其次,分析能耗品质和负载品质对网络性能的影响规律。接着,讨论不同分频调制方式对网络性能的影响规律。最后,制定了网络状态感知的机会分频调制的传感器网络协作控制机制。数学分析和实验结果表明,所提出的传感器网络协作控制机制对无线传感器网络的实时性、可靠性和吞吐率等方面具有较强的保障能力。     

海产品冷链物流监测系统设计与实现

针对海产品运输环节实时监测的需要,利用无线传感器网络部署方便、成本低、低功耗等特点,设计出能有效监控海产品冷链物流运输全过程的系统.该系统设计实现了超低功耗测量终端,能对对车厢内的温湿度进行检测无线传输功能;实现了无线网关系统,利用北斗定位系统、加速度计、GPRS等设备实现了对车辆状态的监控以及监控信息的转发和传输功能;利用GIS技术实现了车辆在地图中的显示的服务器系统.     

基于Zigbee的无线动态应变测量

ZigBee是一种低速率、低成本、低功耗的短程无线网络协议。利用最新的Zigbee无线传感器网络技术和零漂移数字可设增益应变放大器对传统的应变测量在技术上进行改进,使得应变测量更方便、灵活和准确。作者给出其测量方案的精密激励电源、仪表放大电路、DAC调零和射频硬件电路以及Zigbee无线网络协议软件设计。所设计的应变测量模块具有体积小、精度高、功耗低、配置灵活的特点。实际应用表明,该设计满足技术方案的要求并已成功地应用于桥梁和机械应变测试系统中。     

基于LabVIEW的旋转轮轴扭矩测试系统的设计

针对目前国内旋转动力机械动态扭矩测量中受环境因素影响大,精度低,稳定性差,操作使用不方便等问题,应用感应供电技术、无线通信技术、微功耗处理技术、虚拟仿真技术,设计了一种将WIFI无线传感器网络(WSNs)与虚拟仪器相结合的旋转轮轴扭矩测试系统,实现了动态扭矩参数的实时准确监测、在线校准、存储、分析、显示、预报预警及生成报表等功能,仿真和实测结果表明：该系统功耗低于0.05W,测量精度可达0.4%FS,动态响应好,操作简单,长时间运行稳定可靠。     

基于事件捕获的无线传感网络节点能耗实时估计

无线传感网络节点能耗的动态估计对于延长网络的寿命非常关键。针对无线传感网络节点的实时能耗估计,以运行TinyOS的MICAz节点作为目标平台,对TinyOS进行了功能扩展,用nesC语言设计了一个基于事件捕获的能耗估计模块。采用数据采集卡对各硬件模块的功耗模型进行了标定,实验结果表明该方法的时间和空间开销较小,估计精度约为4%。