磁耦合谐振技术的无线可充电SenCar节点设计

结合磁耦合谐振技术,设计了一款基于磁耦合谐振的无线可充电SenCar节点.通过携带大能量电池,SenCar节点为网络普通节点进行充电.基于模块化设计思想,给出SenCar节点软硬件设计,使其具有能量传输功能同时,能够监测本身及其网络节点能量信息,为后续网络能量管理奠定基础.实验结果表明,本文设计的SenCar节点满足设计要求.     

基于无线传感器网络节点的单兵鞋设计

无线传感器网络(WSNs)定位是传感器定位方法中比较实用、可靠的一种技术.为满足单兵作战环境需要,传感器定位技术只能采用无线、可靠、低功耗的技术.在基于WSNs背景下,将传感器定位系统安装鞋底,并通过定位系统自身感知、处理能力将周围环境定位结果实时显示在单兵作战头盔上.无线传输方式可以将战场环境信息实时返回到指挥中心,方便指挥员根据实时战场环境做出正确判断.     

基于磁耦合谐振的水下无线电力传输系统

介绍了无线充电在水下环境的应用。磁耦合谐振方式相对于磁耦合感应式无线电力传输技术能够保证系统在较远的距离实现较大功率的传输,从而能够运用在水下较复杂的环境。着重研究了通过阻抗匹配网络技术稳定传输功率和效率的能力,实验仿真证明其有效地稳定了功率和效率。     

基于弹簧系数的无线传感器网络定位算法

提出了基于弹簧系数和接收信号强度指示的DV-Hop的改进算法(SCRDH)。将节点与锚节点间最短路径抽象成弹簧模型,利用弹簧模型改进DV-Hop全网平均跳距和节点之间最小跳数的取值方法,并通过增加全网弹簧系数来提高定位精度。仿真结果表明:SCRDH算法的定位误差在一定条件下可以达到12%明显优于DV-Hop算法。     

障碍物对磁耦合谐振无线输电系统传输效率的影响

分析了煤矿井下对无线电能传输的需求,研究了微波、电磁感应、磁耦合谐振3种无线输电技术的特点及其在煤矿井下的适用性,认为磁耦合谐振无线输电技术可用于煤矿井下;重点分析了不同材质的障碍物对磁耦合谐振无线输电系统传输效率的影响,采用HFSS三维电磁仿真软件搭建了磁耦合谐振无线输电系统仿真模型,分别采用金属障碍物和非金属障碍物进行实验研究,结果表明非金属障碍物对磁耦合谐振无线输电系统的传输效率没有影响,金属障碍物则会降低系统传输效率,且增加金属障碍物厚度或侧面积会加大影响程度。     

基于二项分布的无线传感器网络信任管理系统

由于无线传感器网络不同于传统网络的特点,导致其很容易受到来自妥协节点的内部攻击。信任管理系统是防御无线传感器网络内部攻击的最有效方法。针对无线传感器网络节点信誉和信任的评估,我们改进了用于无线传感器网络的基于贝塔的信誉系统BRSN( Beta Reputation System for Sensor Networks),提出了基于二项分布的无线传感器网络信任评估系统BTMS( Binomial-based Trust Management System)。 BTMS基于对节点行为的监控,利用二项分布来描述节点信誉的分布,并进一步得到节点信任值,从而指导中继节点的选择,降低内部攻击的危害。实验结果表明,利用BTMS可以有效的防御来自妥协节点的内部攻击,提高网络安全性。     

无线传感器网络山地三维环状栅栏覆盖算法

针对三维空间下山地中无线传感器网络(WSNs)的栅栏覆盖问题,提出了一种基于等位区域的环状栅栏构建算法.仿真结果表明:当网络中部署的无线传感器节点个数越多,构成环状栅栏的节点数量越多,但实际长度越短;反之,构成环状栅栏的节点数量较少,但实际长度却越长.所提算法能够在山体的等位区域中形成环状栅栏,但当部署的无线节点密度较...     

无线传感器网络MAC协议研究进展

近年来, 无线传感器网络 (WSNs) 作为国内外一个新兴的研究方向, 吸引了许多研究者和机构的广泛关注. 无线传感器网络具有与传统无线网络不同的特点, 且与应用高度相关. 无线传感器网络主要的一个设计目标是有效地使用网络节点的受限资源 (能量、内存和计算能力), 以最大化网络的服务寿命. 传统网络的介质访问控制 (MAC) 协议, 并不能直接应用于无线传感器网络. 针对无线传感器网络的特点和应用背景, 研究人员提出了很多 MAC 协议. 本文通过分析无线传感器网络的特点, 讨论了影响 MAC 协议设计的有关问题, 着重研究和比较了当前一些重要的无线传感器网络 MAC 协议. 结果表明, 不存在一种适用于无线传感器网络应用的标准 MAC 协议, 好的 MAC 协议必须能在能量有效性和网络性能之间进行折中. 最后, 展望了无线传感器网络 MAC 协议的进一步研究策略和发展趋势.     

不对称磁耦合谐振式无线输电系统中继线圈研究

针对磁耦合谐振式无线输电系统在实际应用中发射线圈与接收线圈难以对称、系统传输效率较低的问题,搭建了发射线圈大、接收线圈小的不对称系统模型,提出在发射线圈和接收线圈间增加中继线圈的方法来提高系统传输效率,并提出一种中继线圈与发射线圈同轴同平面的结构;通过仿真对比了该方法与增加发射线圈匝数方法对系统传输效率的影响,结果表明增加中继线圈的方法能更有效地提高系统传输效率,且体积更小;在实验室环境下搭建了系统实验平台,验证了理论分析和仿真结论的正确性。     

面向环境监测的无线传感器网络的数据流挖掘研究

在面向环境监测的无线传感器网络应用中,传感器收集的监测数据是典型的分布式数据流,传统的静态数据处理技术存在着极大的局限性.提出了面向环境监测的无线传感器网络中的数据流处理机制,针对环境监测中监测数据的特点,根据监测数据变化幅度决定传输数据方式,提高了环境监测系统的带宽利用率;传感器节点上有预处理模块,可对原始数据进行简单处理;基站可以对分布式数据流进行相关性分析.     

谐振式无线供电技术在无线传感网中的应用研究

为了研究无线传感网的磁耦合谐振式无线供电技术,根据电路理论,建立了单线圈发射3个线圈接收的电路模型,同时推导和研究了负载电压、传输效率等传输特性与谐振频率、负载电阻、各线圈间的互感系数的关系。利用传输特性公式,通过Matlab仿真,确定了各线圈的电感值,分析了线圈电感值、传输距离和负载电阻值对传输特性的影响。最后通过无线传感网的无线供电实验验证了理论推导和仿真分析的正确性,为电网的无线传感网的谐振式无线供电技术提供了一定依据。     

无线传感器网络中基于能量探测的节点调度算法

针对无线传感器网络（WSNs）能量分布不均匀的特点,在邻居信息随机调度算法基础上,提出了一种能量探测调度算法。通过探测区域能量并修正网络能量,使网络能量平衡。仿真结果显示：在保证一定覆盖率和能量平衡的同时可以延长整个网络的寿命。     

无线可充电传感器网络中能量饥饿避免的移动充电

无线可充电传感器网络（wireless rechargeable sensor networks,简称WRSN）中,如何调度移动充电器（mobile charger,简称MC）,在充电过程中及时为传感器节点补充能量,尽量避免节点能量饥饿的同时降低MC充电代价及节点平均充电延迟,成为无线充电问题的研究挑战.大多数现有WRSN充电策略或是不能适应实际环境中传感器节点能量消耗的动态性和多样性,或是没有充分考虑节点及时充电问题和MC对充电响应的公平性,导致节点由于能量饥饿失效和充电策略性能下降.当网络中请求充电的节点数量较多时,节点能量饥饿现象尤为明显.为此,研究了WRSN中移动充电的能量饥饿问题,提出了能量饥饿避免的在线充电策略（energy starvation avoidance onlinecharging scheme,简称ESAOC）.首先,根据各节点能量消耗的历史统计和实时值计算当前能量消耗率.接着,在调度MC时,根据当前能量消耗率计算各请求充电节点的最大充电容忍延迟和当某节点被选为下一充电节点时各节点的最短充电等待时间,通过比较这两个值,始终选择使其他待充电节点饥饿数量最少的节点作为充电候选节点以尽量避免节点陷入能量饥饿.仿真分析表明：与现有几种在线充电策略相比,ESAOC不仅能有效解决节点的能量饥饿问题,同时具有较低的充电延迟和充电代价.     

无线传感器节点的故障诊断研究

无线传感器网络节点发生故障不仅消耗节点的能量和网络带宽,甚至会造成网络瘫痪。在分析无线传感器网络节点故障类别的基础上,分别使用相关向量机、支持向量机等算法对其进行研究,并用节点的特征值及相应的故障类型训练相关向量机及支持向量机的分类器。仿真结果表明,相关向量机比支持向量机和人工神经网络有更高的诊断精度。     

无线传感器网络节点部署问题研究

节点部署是无线传感器网络(W SNs)研究的一个基本问题。合理的节点部署方式有助于提高网络工作效率,优化利用网络资源。针对与节点部署相关的覆盖、连通、能耗三方面基本问题,对现有主要研究成果进行了分类和比较,讨论了三者之间的关系,总结性地提出并分析了网络覆盖和连通性能的评价标准。     

无线传感器网络中移动节点的后验信号滤波定位法

无线传感器网络中移动节点定位面临着高精度和实时性的要求,针对蒙特卡洛定位算法MCL的不足,提出了一种信号滤波改进算法:后验信号滤波法PSFM.通过跟踪未知节点,有效利用最新观测信号,PSFM提取前后时刻共能感知的锚节点的信号范围,并筛除仅前一时刻的锚节点信号范围的样本点,重新设置并优化滤波区域,提高了定位算法的精度.新算法还提出了运用最大似然估计法对样本信息处理,推导移动节点的位置坐标.理论分析和仿真表明新算法和传统MCL算法相比,对节点的部署密度和移动速度有较低的敏感度,表现出良好的算法稳定性.在不同的锚节点密度下定位误差减少了46％～ 65％,运行时间减少了26％～45％.     

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。     

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.