无线传感器网络节点通信抗干扰实验研究

干扰问题是影响传感器节点间成功通信的重要因素,设计抗干扰方案是解决传感器节点通信干扰的首要问题。设置了无线传感器网络节点通信的两种干扰模型：一种是基于环境的干扰模型,旨在得到节点距离和通信强弱的指数关系;另一种是基于人为设置的干扰,旨在得到密封铁盒对铁盒中节点通信强弱的影响。根据丢包率与距离成指数关系原理得出不同干扰下的干扰系数值,针对所设置的不同通信干扰模型,统一采取丢包重传的抗干扰技术,可以降低丢包率,提升传感器网络节点通信抗干扰性能。     

基于PSK声通信的无线传感器网络节点设计

可用于无线传感器网络的声信号通信方式,不占用无线电通信频率带宽,无射频干扰,在诸如环境监测、军事侦测等领域有广泛的应用前景。研究了一种基于相移键控(PSK)调制声通信的无线传感器网络节点系统。节点系统采用ARM+FPGA的结构,核心控制器为具有低功耗休眠模式的STM32型ARM芯片,FPGA用于进行数据缓存和部分数据处理,采用PZT型扬声器实现声信号的收发。测试表明:节点系统可以在10m范围内进行数据通信,数据码率300bps,误码率小于10-3,系统最大功耗小于0.1 W,最低休眠功耗小于10μW。     

无线传感器网络连通恢复综述

针对无线传感器网络中连通恢复问题,分析和总结了近年来相关的主要方向和研究成果,同时对无线传感器网络连通恢复解决方法进行了分类和总结,并指出了其中的不足与未来的研究方向。     

无线隧道施工监控系统瞬时故障恢复控制

隧道施工中采用无线监控技术具有减少网络布线、增加系统灵活性的优点,但是现场施工环境的复杂多变性及传感器节点软硬件不稳定性会导致监控系统瞬时故障而引发安全事故。针对瞬时故障,从保障系统功能出发,建立瞬时故障层次模型,提出了一种多层次故障恢复控制策略,对现场数据监测层、数据传输层、安全防护层、应急响应层四层瞬时故障进行处理。模拟实验表明,该恢复控制策略能提高监控系统对灾害的检测准确率和应急响应动作的执行有效率,有利于保障隧道施工人员安全。     

无线传感器网络软故障诊断算法

在无线传感器网络中,软故障节点会产生并传输错误数据,这不仅会形成错误的决策,还会消耗能量,为此,提出一种基于节省能量的故障诊断(EFD)算法。该算法利用节点感知数据的空间相似性,通过对邻点所感知的传感数据进行比较,确定检测节点状态。对于网络中存在的节点瞬时故障,该算法引用TF模型思想,避免了不必要的数据比较,减少了时间冗余的检测次数。仿真结果表明:EFD算法能够提高网络诊断精度,同时可以降低诊断过程的能量消耗。     

一种无线传感器网络节点的故障检测算法

针对无线传感器网络中的数据故障问题,提出了一种新的分布式贝叶斯故障节点检测算法（DBA）。通过引入Bayesian来计算传感器节点的故障概率,利用边界节点来调整故障概率,提高故障概率的准确性,避免了大量故障节点的负面影响。最后将DBA和分布式故障检测（DFD）的性能进行了综合仿真比较。结果表明,即使在故障节点较多的情况下,DBA也能显著提高故障检测的精度。     

考虑障碍的无线传感器网络连通性恢复策略

布置在战场、搜救现场的无线传感器网络往往会遭受大面积破坏,从而将无线传感器网络分割成多个不连通的分区,对网络性能造成很大影响。在这种人工很难干预的场景,无线传感器网络的自主恢复非常重要。提出一种考虑障碍的无线传感器网络连通性恢复策略（ OCRS）,利用可移动的无线传感器节点（ MDCs）在分区之间移动（收集网络数据）形成暂时的连通线路,在节点移动过程中,考虑路径上障碍。首先构建分区的基于障碍避免的最小生成树,然后优化移动节点的移动路径,最小化移动节点的最大移动距离和总的移动距离。仿真实验结果证实了OCRS的有效性。     

无线传感器网络中的传感器节点分组控制策略

研究无线传感器网络(WSNs)的传感器节点分组控制策略和软件实现方法。针对WSNs通信问题和分布监测的实际需求,制定传感器节点分组控制策略、单元组的模块化控制流程以及故障处理方法,保证多节点监测独立性、相关节点采集同步性以及数据传输可靠性。在程序实现方面,建立通信接口层、消息分发层、策略控制层组成的软件架构,实现WSNs远程控制软件,并进行了多传感器节点控制和数据传输可靠性的测试实验。     

无线传感器网络中的节点数量控制策略

无线传感器网络(WSN)能量有限,计算、存储能力受到限制,为了有效收集敏感区域的数据,文章提出了关于节点数量的服务质量(QoS)指标,结合GurGame算法与比例反馈策略,给出了改进的节点数量控制策略。     

基于时空特性的无线传感器网络节点故障诊断方法

无线传感器网络中故障节点会产生并传输错误数据,这将消耗节点的能量和带宽,同时会形成错误的决策。利用节点感知数据的空间相似性,提出了节点故障诊断的算法,通过对邻节点所感知的传感数据进行比较,从而确定检测节点的状态,并将测试状态向网络中其他相邻节点进行扩散。对于网络中存在的节点瞬时故障,通过时间冗余的检测方法,降低故障诊断的虚警率。该算法对实现故障节点的检测具有较好的性能,实验结果验证了算法的可行性和有效性。     

Performance evaluation of wireless sensor network protocols for industrial applications

Recently, distributed wireless microsensor systems have provided more flexible leverage to emerging industrial applications. The tiny distributed wireless microsensor network systems, however, should be designed to overcome various constraints such as limited energy, bandwidth limit, and unexpected failure of communication under disturbances. In addition, their network topologies need to be managed with designated communication protocols. Thus, design of microsensor network protocols still needs to be application-specific. It should be also evaluated through designated tools at each level of networking characteristics. This research describes essential factors that affect the performance of sensor network systems in the design of wireless microsensor network protocols, and presents effective time-based network protocol and performance evaluation tool which are applicable for various protocols in industrial applications. The developed network evaluation tool, called TIE/MEMS, also includes functional comparison with recent protocols proposed for wireless microsensor networks, and provides design guidelines for multi-sensor network systems needed for emerging industrial applications.     

改进的无线传感器网络节点定位算法

为了减小无线传感器网络(WSN)节点定位中非视距传播误差产生的影响,提高节点定位精度,提出一种基于残差加权的牛顿迭代定位算法。先利用残差加权算法定位,得到未知节点的初步位置,再将该节点位置作为牛顿迭代定位算法的初始值进行迭代计算,最终得到更为精确的节点位置。仿真实验结果表明,该算法能有效地抑制非视距传播误差的影响,提高传感器网络节点定位的精度,且性能稳定。     

安全有效的无线传感器网络匿名通信方案

随着无线传感器网络(WSN)的广泛应用,在某些场合不仅需要保证传送信息的安全性,还需要保证节点在传送信息过程中的匿名性和私有性,如何设计出安全有效的无线传感器网络匿名通信协议已成为当前研究的热点。使用双线性函数的双线性对,哈希函数和异或运算提出了一种可验证安全的无线传感器网络匿名通信方案,方案不仅能满足匿名通信的基本要求,而且大大提高系统的计算复杂度和存储复杂度,更适合无线传感器网络。     

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。     

基于粒子群优化的无线传感器网络节点定位改进

针对无线传感器网络低成本、低功耗的要求,提出了一种DV-Hop改进算法,利用节点间的估计距离和锚节点的位置,在DV-Hop算法的第三阶段使用粒子群优化的方法校正DV-Hop得到的估算位置。该算法不需要任何额外硬件设备和不增加通信量。仿真表明,改进的算法可以使DV-Hop的平均定位误差下降30%,并有效降低了成本。     

非均匀分布的无线传感器网络分簇路由算法

针对无线传感器网络(WSN)现有分簇路由协议中选举的簇头节点在监测区域内分布不均的问题,提出一种基于局部区域传感器网络节点分布数量控制簇头节点选举概率的算法HNDCRA。该算法通过对传感器网络检测区域的网格划分,计算出网格局部区域的传感器节点分布,并以此为依据确定传感器节点当选簇头的概率,来保证选举后每个网格都有簇头节点,且节点数量多的区域节点当选簇头概率较大,使得簇头随节点分布密度“均匀”,达到能耗均衡的目的。性能分析和仿真实验表明,与经典的LEACH协议相比,HNDCRA能够更好地将簇头“均匀”分布到网络区域,均衡全网能耗分布,提高能量利用率,从而延长网络生存时间。     

能量均衡的无线传感器网络节点非均匀分布路由协议

针对现有无线传感器网络(WSN)分簇路由协议因节点分布不均匀而造成能量不均衡、“热区”能量空洞问题,提出一种能量均衡的节点非均匀分布路由协议。该协议以节点“度”、 节点到Sink节点的距离及节点平均剩余能量与节点本身剩余能量的比值作为竞选主(副)簇头的参数,并且各簇之间通过路由树与Sink节点通信。仿真结果表明,本协议可降减少于“热区”内或节点密度高的簇的簇头轮换次数,推迟出现第一个死亡节点的时间,使网络负载更加均衡,延长了网络的生命周期。     

新型无线传感器网络

基于ZigBee技术,并采用星型网络拓扑结构与STOP工作模式,提出了一种新型无线传感器网络,不仅降低了每个传感器节点的功耗、延长了传感器节点的寿命,而且加入了循环冗余校验CRC机制和加密算法,从而更好地增加了系统的可靠性及安全性。     

无线传感网络安全定位和位置检测

无线传感网络的基本功能是检测和报告事件发生的位置,所以位置发现很重要。在以前的定位协议设计过程中,只注重能耗和精度问题而忽略安全,近来定位过程中的安全问题引起了关注。分析了定位过程中可能存在的威胁,对传统的定位算法进行了安全分析,介绍了已有的安全定位算法和检测方法,并对将来的研究提出了初步的设想。     

基于无线通讯技术的传感系统在设施农业中的应用

本文介绍了一种基于无线收发数传模块PTR2000的测量传感系统在设施农业中的应用。讨论了该系统的构成和工作原理、系统的硬件设计和软件设计。系统运行的结果表明,该系统稳定可靠、实用方便,能有效克服有线数传系统的局限性,因而比有线数传系统具有显著的优越性并具有十分广阔的应用前景。