32位高性能传感器网络硬件平台的设计与开发

灵活可扩展的高性能无线传感器网络硬件是支撑科学研究与工程实践必不可少的基础平台.以高性能低功耗的STM32微控制器和高灵敏度CC2520无线收发器为核心芯片,设计开发了基于Cortex内核的新一代32位传感器网络开源硬件平台OpenWSN节点,并提供了符合通用模块互联总线规范的外扩接口,以方便与各种传感器和外扩功能板连接.在开源OpenWSN软件的支持下可快速构建传感网研究与应用平台.该设计遵循低功耗、高扩展、高可靠、低成本和微型化原则,实测表明具有良好的传输性能和低功耗特性,为进一步开展同步振动测量等高性能传感网应用奠定了良好基础.     

基于nRF24L01的无线图像传感器节点设计实现

无线图像传感器节点主要完成在无线传感器网络中的图像采集、传输和处理。本文设计实现了一种实用性较强的无线图像传感器节点。该节点采用高速低功耗的nRF24L01作为无线收发器,采用MSP430F149作为微处理器,可实现图像采集和传输,功耗低、图像传输速度快。本文详细阐述了该节点硬件结构和软件设计,分析了该节点的能耗等性能指标。实验表明,与Telos、Mica2、MicaZ、Cyclops等节点相比,该节点具有功耗低、传输速度快等优点。     

基于IPv6的无线传感器网络协议一致性测试方法研究

根据IPv6协议在无线传感网中使用的现状,针对无线传感网中IPv6协议栈,研究相应的IP无线传感网协议测试技术,从硬件平台设计和软件测试平台设计两个方面,介绍了一种支持IPv6协议的无线传感器网络协议一致性测试方法,从而实现对IPv6无线传感器节点产品设计的全面验证.     

焊缝疲劳寿命预测的无线传感器网络检验

钢箱梁焊缝的疲劳损伤易引发桥梁脆性破坏,应采取有效的监测方法对其疲劳寿命做出预测.基于Imote2硬件平台,研制了专门用于评估钢箱梁焊缝疲劳寿命的无线传感器网络节点,设计并实现了外接信号处理模块,其功能包括惠斯通电桥电压转换、高增益放大、抗混叠滤波以及模数转换等,可将电阻应变计采集到的模拟信号转换为输入智能节点的数字信号;用嵌入式雨流计数算法实现了疲劳应力谱计算与焊缝疲劳寿命评估.通过室内实验,采用有线的动态信号采集系统对无线传感器网络节点的频响特性、相关性以及分辨力进行了对比验证,结果表明,二者频率响应特性基本相同;表征相关性的传递函数基本为0 dB,;而无线传感器网络节点的分辨力高于有线动态信号采集系统.     

无线传感器网络节点的系统设计

节点的系统设计技术是组建无线传感器网络的关键技术之一.本文研究了无线传感器网络节点的系统设计与实现方法.根据无线传感器网络的特点提出了节点系统设计的重要指标,并根据这些指标进行系统结构设计和硬件选型.分别阐述了节点板和传感器板的硬件设计,并详细讨论了基于ATmega128L和CC1000的通信电路设计和控制软件结构.最后给出了I/O扩展接口的设计.     

基于ZigBee无线传感器网络的草原环境监测系统设计

针对目前草原退化现象严重、载畜能力下降等问题,提出一种基于ZigBee无线传感器网络的草原环境监测系统方案。系统由草原无线监测网络和远程PC机二部分组成,实现对影响草原牧草生长状况的空气温湿度、光照强度和降雨量等环境信息的实时、远程监测。采用以CC2530无线微处理器芯片为核心,设计开发了协调器节点和传感器节点的硬件与软件流程。初步试验表明,具有构建简单、稳定可靠、准确度高等优点,能较好地满足草原环境监测的应用需求。     

基于无线传感器网络的温度采集监测系统

温度与日常生产生活息息相关,在很多情况下都要对温湿度信息进行采集监测.本文在无线传感器网络相关理论的基础上,结合单片机、集成传感器、无线收发、GSM通信和VB等知识研究设计一种温湿度采集监测系统,包括系统方案的确定、各模块硬件和软件设计.系统能实现多节点温湿度的实时检测,并能通过无线收发和GSM通信将采集的温湿度信息发...     

基于无线传感网的变配电监控系统

变配电系统连接电力发电、输电系统与供电用户,是电力传输的其中一个环节。随着计算机在电力综合自动化领域的广泛应用,电力生产对监控系统的要求越来越高,使电力监控软件得到了迅速的发展。无线传感器网络是一种全新的信息获取技术,在传感与计量领域具有十分广阔的应用前景。介绍了基于无线传感网的变配电监控系统的实现方案。该方案包括基于射频收发芯片的传感器节点硬件设计、适用于中小规模自组网路由协议设计等内容。实验结果表明,该无线传感器网络运行稳定,自组织能力强,数据传输可靠,可以胜任本方案的数据传输工作。     

基于无线传感器网络的机电设备复合故障定位方法

为实现更加迅速、误差更小、覆盖率更高的机电设备复合故障定位,引入无线传感器技术,优化设计机电设备复合故障定位方法.设计无线传感器数据采集网络,无线传感器数据采集网络由协调器节点、路由节点、电流传感器节点等构成,基于无线传感器网络完成机电设备复合故障数据采集.在此基础上,将采集的复合故障数据借助相模变换、小波能量熵进行预...     

"无线传感器网络"课程实验教学探讨

无线传感器网络是一种新兴的物联网技术."无线传感器网"课程由于涉及多学科高度交叉,其实验体系的设计面临较大的挑战.本文从"无线传感器网络"实验教学的硬件平台、教学内容和实验教学方法等方面进行了探讨,培养学生在多学科交叉的新技术领域的动手能力,以期通过生动的实验过程实现较好的教学效果.     

基于NS-3的无线传感器网络物理层设计及仿真

NS-3是一种新的网络仿真工具,它将会慢慢取代目前广泛使用的NS-2。本文着重介绍了基于NS-3的无线传感器网络的物理层仿真模块的设计,搭建了无线传感器网络仿真平台,使一个简单的例子得以在上面运行,并给出了仿真结果。该仿真平台可以用于对无线传感器网络的深入研究与探讨,有助于无线传感器网络的优化设计、缩短系统的开发周期。     

无线传感网协议测试平台研究

随着网络测试技术的飞速发展,无线传感网测试技术的发展也是日新月异,从物理量测试到协议符合度测试,从功能测试到性能测试,从射频一致性测试到协议一致性测试,测试平台的搭建成为了整个测试系统构建工作中的关键。结合近年来无线传感网络的发展趋势,在理论推导及数据仿真的基础上,设计了一种可支持无线传感网络协议测试验证的平台,综合介绍了无线传感网络协议测试平台的整体构建,以及核心模块关键技术的设计思路,为无线传感器网络的节点产品研发测试验证提供了依据和手段。     

Wireless sensing experiments for structural vibration monitoring of offshore platform

In order to validate the feasibility of applying wireless sensing technique to structural monitoring of offshore platform, the experiment of wireless sensor network on offshore platform is presented in this paper. First, wireless sensor network and its topology structure is put forward, and the design of sensor nodes, base station, communication protocol is discussed according to self-developed wireless sensor network. Second, true offshore platform and its experimental model are introduced. Finally, wireless sensing experiment for offshore platform structure is completed and the analysis of the experimental result is given. The research shows that wireless sensor network applied to offshore platform can reflect the vibration of the structure; the sensor nodes are fixed and removed expediently, which saves the cost of signal line as well as installation time. __________ Translated from Journal of Harbin Institute of Technology, 2007, 39(2): 187–190 [译自: 哈尔滨工业大学学报]     

基于反电动势的地铁牵引电机电流传感器故障检测与容错控制

针对地铁列车牵引系统电流传感器发生故障时给列车运行带来重大安全风险这一问题,提出了一种新型的故障监测 与容错控制算法。首先,利用三相异步电机的静态数学模型结合转子磁链与反电动势的特定关系设计了电流滑模观测器。 然后,将电流传感器的测量值与滑模观测器中的估计值进行比对并生成电流残差,通过修正的 Bayes分类算法对电流传感器 工作状态进行实时监测与定位。当故障发生时用观测器中的电流重构值代替故障值参与系统的控制。最后,利用仿真平台 MATLAB/Simulink 对其有效性进行验证并与另外3种典型的控制算法进行对比分析。研究结果表明,方案具有较高的精度 和较强的鲁棒性,在对三相电流重构方面优于对比方案,其系统综合误差减小了24.2%,具有更好的控制效果。     

基于无线网络传感器的定位技术研究

针对基于信号强度的无线传感器网络定位精度易受环境影响的问题,通过搭建无线传感器网络进行的实验,研究了改进的定位算法.使用CC2430无线模块作为节点收发装置,基于ZigBee无线传感器网络协议,搭建无线传感器网络平台进行定位系统的开发和改进算法的测试.由于无线信号强度误差的复杂性,采取逐阶改进的方法,通过各阶段的实验进行误差分析并改进定位算法.在搭建的无线传感器网络平台上测试的结果表明,改进的定位算法达到预期的效果,定位精度明显提高,具有一定的应用价值.     

无线传感网络技术的探讨和研究

随着无线通信技术的不断发展,无线传感网络应运而生,已成为当前国内外研究的热点。文章首先介绍了无限传感网络的起源和发展历程,然后对无线传感网络的基本内容和研究现状进行了探讨。最后提出了目前研究中存在的几个关键问题。     

q-composite密钥管理方案的研究与改进

密钥管理是无线传感器网络研究中最重要最基本的问题,好的密钥管理方案为无线传感器网络提供安全可靠的保密通信,为无线传感器网络在特定领域的应用提供保障。为了扩展q-composite密钥管理方案的应用范围,针对它的不足之处,引进散列函数,对q-composite方案密钥池中的密钥进行散列,大大提高了网络安全连通度和抗节点俘获能力。通过实验结果验证,改进方案大大提高了q-composite方案的安全性能。     

线性WSNs能耗均衡的非均匀网络部署方案

针对线性无线传感器网络中存在能量空洞的问题，给出一种线性无线传感器网络能耗均衡的非均匀网络部署方案。该方案证明了除距离Sink节点最远的子监测区域之外，剩余子监测区域从远到近使其传感器节点数量呈等比递增时可实现网络能耗均衡，同时需随机部署足够数量的中继传感器节点用于转发数据。经实测数据仿真表明，所提方案能有效地解决能量空洞问题，使得线性无线传感器网络可以实现均衡能耗的目的，且能够大大延长网络的寿命，对于提高实际线性无线传感网络的性能具有重要意义。