无线传感器网络分布式连通算法

针对离散目标覆盖集的连通问题,设计了一种分布式构造连通集的算法,这种算法并不要求网络的全局信息,仅仅依赖每个节点的3跳内的邻居信息;对于大规模密集型的无线传感器网络,这种分布式算法更适合无线传感器网络的实际应用。     

无线传感器网络与Internet网络互联的研究与实现

采用高速高性能的C805IF020微控制器与以太网控制器CS8900A、网络变压器E2023等相连接设计了无线传感器网络(WSNs)与Internet网络互连的接口模块。提出了嵌入式TCP/IP协议栈的概念并用软件实现。达到远程访问WSNs的目的,不仅实现了网络远程监控、诊断和系统升级,而且,促进了系统共享更多的网络信息资源。     

无线传感器网络诊断工具的可视化方法研究

在开发和部署无线传感器网络应用过程中,如何对网络运行状态进行诊断是一个重要的问题.现有的诊断方法包括仿真、模拟、日志分析和跟踪程序等等.在诊断过程中,诊断工具的分析过程和网络状态的可见性对于用户判断诊断结果是否准确至关重要,而这恰恰是传统诊断工具的弱项.因此探讨了无线传感器网络诊断工具的可视化方法所面临的挑战和解决方案.在研发的可视化诊断工具TinyD2的框架内,提出了两项关键技术:1)可视化诊断工具通过实时接收网络传回的数据建立知识表示模型,实现网络特征的动态添加和删除;2)基于虚拟引力-斥力设计网络逻辑拓扑的动态生成算法,实时展示网络运行状态;通过基于真实大规模传感网系统GreenOrbs数据集的评估验证,提出的技术可以辅助用户进行无线传感器网络的故障定位和故障检测,并极大地减少了用户理解网络传回数据的复杂认知工作.     

无线传感器监测网络分布式节点调度策略

无线传感器监测网络(WSSN)由数量众多的节点组成.每个节点通过传感器监测外界环境的变化并将监测数据以无线多跳的方式发回基站,实现对用户感兴趣的区域进行监测.WSSN节点的主要特点是电能、带宽、计算和存储能力等高度受限,尤其是其电源的不可替换性导致在保证对监测目标完全监测的同时延长系统工作寿命成为WSSN应用的一个中心问题.提出了WSSN的扩展工作寿命的定义,并在此基础上提出了一种延长WSSN工作寿命的分布式节点调度策略,在各节点簇内对节点进行调度以实现有差别监测服务并延长系统的工作寿命.提出的策略综合考虑节点的当前状态,具有较强的容错性.仿真实验结果表明相对于已提出的方法,该策略有效延长了WSSN的工作寿命.     

无线传感器网络分布式调度方法研究

无线传感器网络(Wireless sensor network, WSN)是一个资源受限的网络系统.已提出了多种调度方法来提高网络性能. 本文归纳了WSN分布式调度方法的设计原则和分类方法,并按调度对象对调度方法进行了分类讨论. 详细论述了一些典型调度方法的内在机理,分析了每一类调度方法的特点. 对这些调度方法的设计目标和性能特点进行了对比.最后总结了WSN分布式调度方法的研究现状, 提出了该领域今后发展需要关注的重要因素.     

用于矿井环境监测的无线传感器网络

提出了利用无线传感器网络进行矿井环境探测的方法,给出了适用于矿井环境探测的无线传感器网络的网络框架、拓扑结构和网络协议。     

低功耗无线传感器网络节点的设计

在对无线传感器(WSNS)网络体系结构、传感器节点的特点、功能分析的基础上,给出了无线传感器网络节点的软硬件低功耗设计与实现方案.传感器节点以低功耗嵌入式处理器MSP430F1611为核心,TinyOS为嵌入式实时操作系统,配以基于IEEE 802.15.4的MAC层协议的无线传输模块作为网络数据出口以及CC2420无线收发器,可以实现高速的数据采集和可靠的数据传送,能够较好地达到低功耗和实时性的要求.测试结果证明:该平台适合节点的应用,具有易使用、低功耗特点.     

无线传感器网络节点的低功耗设计

无线传感器网络(WSNs)能够协作地实时监测、感知和采集各种环境对象的信息,并将信息传递给系统用户主机进行分析处理。节点具有感知和路由的功能,在实际的应用中,功耗是影响节点工作寿命的关键因素。设计分析了WSNs系统功率消耗的构成,并从硬件和软件方面提出和总结了WSNs的低功耗设计方法,设计了一种低功耗的WSNs节点,并进行了测试,结果证明:该方法适合WSNs节点的应用,具有易使用、低功耗特点。     

无线传感器网络SOC芯片的低功耗设计

该文提出了一种无线传感器网络节点的SOC解决方案,介绍SOC设计的要点及VLSI低功耗设计的特点,在此基础上,着重分析了无线传感网络节点的体系结构,并从系统级,结构级,RTL级及物理设计几个方面阐述了无线传感网络节点芯片的低功耗设计。整个设计在FPGA上通过验证,并且完成了芯片的物理设计。     

非打扰式无线传感器网络测试仪的设计与实现

无线传感器网络的测试工具对于传感器网络的深入研究和应用具有重要意义。提出了一种非打扰式的无线传感器网络测试方法,并介绍了基于该方法的无线传感器网络测试仪的设计思路和详细实现。该测试仪采用可编程逻辑阵列(FPGA)高速采集传感器节点的内部互连信息,并将采集的信息通过额外网络传输到测试服务器进行集中处理,还原节点状态信息和获取整个无线网络的通信情况,避免了对传感器网络节点运行和无线通信的影响。实验测试表明,该测试仪可以很好地获取节点状态,并在数据采集的过程中不干扰节点的正常工作。     

无线传感器网络中基于小波的分布式存储

无线传感器网络主要用于从目标对象收集信息,由于其能源极其有限,分布式数据存储和查询得到越来越多人的注意.本文提出了一种基于小波构架的新型分布式存储方式,它使所有信息经小波压缩后平均分布于各个节点之中,构成小波系数空间存储结构树.通过仿真实验,表明这种算法在无线传感器网络的数据管理中获得了良好的效果:(1)通过简化小波变换消除了额外的计算和通信量,大大节省了数据管理所需的能耗;(2)利用传感器节点内和节点间的信息关联,有效提高了存储效率;(3)利用小波多分辨率的编码技术和小波系数空间结构树的自相似性,支持时空两个方向的快速查询.     

无线传感网络一种能量有效的分布式数据交换协议

随着微处理技术与无线通讯技术的不断发展,无线传感网络的应用逐渐趋于多元化,新的需求不断涌现.例如,单兵作战系统中要求每个士兵都实时掌握其他士兵的位置信息,这称为数据交换问题,即All-to-all通讯模式.已有的研究主要考虑数据收集(All-to-One)和数据分发(One-to-All)这两个方面,这些协议直接用于面向多源多目的的数据交换问题则难以取得较理想的性能.因此,本文提出能量有效的分布式数据交换协议DDET,用于解决传感节点数据请求率不一致的数据交换问题.协议首先收集网络中传感节点的信息,对所有传感节点的本地数据请求率进行排序;其次,在每一轮中,选择数据请求率最大的节点加入到生成树中,使得网络的总能耗最小;最终,利用虚拟减枝法来确定深度最小生成树的树根,以减少网络能耗.实验结果表明,与性能较好的DEIST协议相比,DDRT至少将系统生命期延长了100%,并且节省了3%的系统总能耗.     

传感器网络中的分布式滚动时域状态估计

利用分布式滚动时域方法对无线传感器网络的状态估计问题进行研究,给出了基于量化测量值的滚动时域估计算法。在无线传感器网络的环境下处理分布式状态估计问题时,减少通信的成本是非常重要的一个环节,需要将观测值量化后再传送。以往的滚动时域估计方法无法处理量化观测值的状态估计问题,而本文的方法考虑了最严格的观测值量化情况即传感器只发送一个比特至融合中心的状态估计问题。与其它传感器网络中的状态估计方法相比,该方法减少了每一步的计算量。仿真结果验证了该算法的有效性。     

一种无线传感器网络无测距分布式定位算法

定位算法是无线传感器网络的关键技术之一。该文提出的无测距分布式定位算法由比例定位法和改进的可控泛洪法组成。节点只须知道锚点位置及其到锚点的最少跳数,无须提供网络平均每跳距离即可通过比例定位法实现定位。用与普通可控泛洪法相同的通信量,改进的可控泛洪法可以获取更高的定位精度。OPNET仿真表明,射频距离的定位精度可以提高到20%左右。     

基于粒子滤波的二元无线传感器网络分布式目标跟踪研究

针对二元无线传感器网络中利用粒子滤波进行集中式跟踪的不足,基于动态分簇结构,研究了基于粒子滤波的二元无线传感器网络分布式目标跟踪算法。算法每一时刻根据目标的状态只激活少量的节点参与探测跟踪,其它节点处于休眠状态以节省能量。最后,利用计算机进行了Monte Carlo仿真,仿真结果表明,算法在不损失跟踪精度的情况可以减少能耗和计算量,从而延长网络使用寿命。     

无线传感器网络中基于Top-|K|查询分布式数据重构方法

针对分簇结构或多Sink节点的无线传感器网络应用场景,提出了一种基于Top-|K|查询的分布式数据重构方法.该方法包括分布式迭代硬阈值算法和基于双阈值的分布式Top-|K|查询算法两个部分.其中,管理节点和成员节点同时运行分布式迭代硬阈值算法,以分布式方式实现迭代硬阈值计算.同时,管理节点和成员节点运行基于双阈值的分布式Top-|K|查询算法,以分布式方式实现前一算法中查询绝对值最大的前K项元素和操作.实验结果表明,该方法的数据重构性能与现有方法无明显差异,同时能够有效地减少管理节点和成员节点之间的交互次数,并且降低网络中传输的数据量.     

无线传感器网络中分布式小波压缩

无线传感器网络中传感节点的资源十分有限,为了减少无线传感器网络在数据通信时的能量消耗,提出了基于提升格式的分布式小波数据压缩算法及其简化算法.这种方法一方面把整个小波变换所需的计算量分布于各个节点之中,通过简化消除额外的计算和数据传输,而且对于每个节点来说,计算量都很小,易于实现.另一方面又能有效地消除无线传感器网络中节点内和节点间的信息冗余,大大节省了无线传输所消耗的能量.仿真结果表明,与经典的方法相比,在能耗和重构信号质量上都获得了良好的效果.     

一种改进的无线多媒体传感器网络分布式图像压缩算法

针对无线多媒体传感器网络(WMSNs)中单个节点资源严重受限而难以直接处理和传输图像的问题,在分布式渐进图像压缩算法(DICA)的基础上,提出了一种改进的基于簇内分布式处理的图像压缩算法(ICDP),即在每个簇内通过能量优先选择原则选取辅助节点来协同完成JPEG2000图像压缩标准中的多级小波变换,从而实现图像的分布式处理和压缩。仿真结果表明,与DICA算法相比,ICDP算法能够在保证图像重建质量和压缩比相同的前提下,更好地平衡网络中各节点能耗,延长了网络的生命周期,更适合应用于资源受限、节点部署密集的WMSNs中。     

无线传感器网络研究综述

无线传感器网络作为计算、通信和传感器三项技术相结合的产物,是一种全新的信息获取和处理技术。在简要介绍无线传感器网络体系结构的基础上,分析和展望了一些有价值的应用领域。结合已有研究,从数据采集、数据计算和路由协议三方面介绍无线传感器网络的研究现状,并着重介绍了目前无线传感器网络采用的路由技术,最后指出了下一步的研究方向。     

基于无线传感器网络的智能家居系统

无线传感器网络通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息;而智能家居系统的设计是要在家庭内部以家庭总线的方式构建一个相当于住宅神经的家庭控制网络;本文把传感器网络引入到智能家居中,设计了一个基于传感器网络的智能家居系统。