无线传感网络层次型拓扑控制的应用

一般情况下,为了有效地提升无线传感网络的节点能量,就需要将无线传感网络利用拓扑结构分为多个层级进行控制,选择簇头负责发挥路由的功能,在这样的操作方式下,就可以有效地保证无线传感网络的节点能量的正常保护,进而有效地保证无线传感网络的有效存在。针对这样的情况,文章将重点介绍根据引进low energy adaptive clustering hierarchy算法和混合能量高效分布式分簇算法的无线传感网络层次型拓扑控制的具体应用,通过对无线传感网络层次型拓扑控制的应用,可以有效地实现对无线传感网络资源的合理分配。     

自适应逃逸粒子群算法的网络节点覆盖优化仿真

研究无线传感器节点优化选择。传统LEACH分簇算法中,节点选择的随机性很大,没有很好地参考节点中的多个属性,通信的簇头分布也无规律,算法把能量消耗分摊到所有的节点上,一旦选择边沿节点作为簇头,一些节点必须经过长距离的路由转发才能到达簇头,造成通信效率较低。为了避免上述缺陷,提出了一种基于自适应逃逸粒子群算法的网络节点覆盖优化方法。建立自适应逃逸粒子群算法的数学模型,准确描述网络节点覆盖问题。利用自适应逃逸粒子群方法,计算无线传感网络节点最优位置,从而实现网络节点覆盖优化。实验结果表明,这种算法能够实现网络节点覆盖优化处理,从而提高无线传感网络数据传递的效率。     

基于演化博弈的传感节点保密率自适应调节方法

通过扩展经典窃听信道模型,针对聚簇无线传感器网络提出了传感节点和簇头之间的保密率计算方法,构建了一个非合作保密率博弈模型,以反映传感节点之间的交互关系.利用演化博弈思想,建立了传感节点自适应选择发射功率的机制,提出了传感节点自适应调节保密率的算法.实验结果表明,提出的方法能自适应地调节传感节点的保密率,为保证无线传感器网络数据的保密性提供了新途径.     

无线传感网络路由算法研究

随着信息技术的不断发展,无线传感网络的应用范围不断扩大。无线传感网络中的节点存在一定的能量约束,如何降低网络运行能耗,延长网络有效使用时间成为一项研究课题。本文给出了一种无线传感网络路由算法,构建了无线传感网络的应用模型,对节点的能耗进行了分析,给出了基于簇头的信息路由策略,并对簇头的动态更新理念进行了描述。本文方法丰富了无线传感网络路由研究,具有一定的参考价值与借鉴意义。     

多簇无线传感网的优化生存时间近邻功率控制算法

针对非均匀分布的无线传感网的生存时间问题,提出多簇无线传感网的优化生存时间近邻功率控制(NPCAOL_MC)算法。该算法采用K-means算法确定网络的簇个数和对应每个簇的节点,利用近邻算法评估每个簇的节点密度,确定簇的最优通信距离。结合Friss自由空间模型计算当前簇的最优发送功率。Sink节点广播通知其他节点,如果是同一簇内的节点相互通信,则采用簇最优功率发送数据,否则采用默认最大发送功率发送数据。仿真结果表明,利用NPCAOL_MC算法可以分析整个网络节点的位置信息,采用簇最优发送功率发送数据,从而提高生存时间,并使能耗经济有效。在密度分布不均的无线传感网中,NPCAOL_MC比采用固定发送功率的Ratio_w算法更优。     

一种无线传感器网络异构分簇模型的簇头调度方案

将无线传感器网络划分成簇会有效利用系统资源,近来提出的基于异构分簇模型的无线传感器网络,是指网络中存在多种不同能力的节点,能力强的节点自动成为簇头,这种网络避免了复杂的簇头选举过程并有效降低了普通节点的硬件复杂性和成本。但是,固定簇头的方法会削弱系统的负载均衡以及健壮性。为了解决这个问题,提出了一种基于自适应退避策略的簇头调度方案,该方案通过适当增加冗余度实现传感节点的k覆盖,增强了网络的健壮性。同时,依赖于地理信息和剩余电池能量信息,簇头节点通过自主周期性睡眠来保证系统负载的均衡分配,延长网络生存期。     

无线传感网络布局的虚拟力导向微粒群优化策略

无线传感网络通常由固定传感节点和少量移动传感节点构成,动态无线传感网络布局优化有利于提高无线传感网络覆盖率和目标检测概率,是无线传感网络研究的关键问题之一.传统的虚拟力算法在优化过程中容易受固定传感节点的影响,无法实现全局优化.本文结合虚拟力算法和微粒群算法,提出一种面向无线传感网络布局的虚拟力导向微粒群优化策略.该策略通过无线传感节点间的虚拟力影响微粒群算法的速度更新过程,指导微粒进化,加快算法收敛.实验表明,虚拟力导向微粒群优化策略能快速有效地实现无线传感节点布局优化.与微粒群算法和虚拟力算法相比,虚拟力导向微粒群优化策略不仅网络覆盖率高,且收敛速度快,耗时少.     

无线传感网死亡节点优化避绕方法研究与仿真

无线传感网络的节点部署随机性很强,每个节点的利用率不同,经常用到的节点可能会能量耗尽死亡,传统的网络协议将传感网络随机分为不同的簇,簇头能量很微弱的节点可能仍被选为簇头,造成了节点死亡,其没有避绕死亡节点的机制,造成通讯稿效率不高.为此提出微粒群优化LEACH的无线传感网络通信优化方法,结合LEACH的优点,簇头选择时使用微粒群的高度智能优化的特点将簇头当前能量与原始能量作为选择因素构造目标函数.通过适应度值避让节点中的死亡节点.实验仿真结果证明,簇头微粒群优化后传感网络能量损耗大大降低,死亡节点通信数目也变小.提高了通讯效率.     

一种半集中式低能耗自适应无线传感器网络成簇算法

基于对LEACH等算法的研究,提出一种半集中式,综合利用节点位置信息与剩余能量的无线传感器网络分簇及簇头选举算法。利用节点位置信息,在簇头选举阶段和传感数据传输阶段使用不同的拓扑划分,在尽可能选取剩余能量较高的节点作为簇头的前提下,能够既保证簇均匀分布,又尽量做到簇头在簇内处于相对中心位置,并且避免了成簇阶段的碰撞。仿真结果表明,该算法有效延长了网络生存周期,收集了更多的传感数据,并且适合大范围覆盖的传感器网络。     

基于能量优化路由算法的猪舍环境监控系统

针对常规的大型猪舍场地面积大、环境复杂、控制对象多、布线杂乱等现象,提出了一种基于移动协调节点路由算法的猪舍环境监控系统。此系统包括一台ARM-Linux现场控制器,一台远程监控终端以及由各类传感器、加温器、加湿器等设备组成的无线传感网络。为了延长系统中无线传感网络的寿命,文中对网络的路由算法进行研究,在LEACH算法的基础上,对簇头与协调节点之间的传输距离上做了优化处理。通过协调节点的移动来缩短协调节点与簇头的通讯距离,从而改善了的簇头的能耗过快问题,形成了一个适合应用到猪舍环境监控系统中的新算法。仿真实验表明,该算法降低了簇头的能量消耗速率,最大程度避免了死亡节点的过早产生,提高了网络的寿命和传输效率。     

Visual node module: An open‐source extension to the ns‐3 network simulator

A wireless visual sensor network is a collective network of directional and battery‐operated sensor nodes equipped with cameras. The field of view of these nodes depends on the camera opening angle, its direction, and its depth of view. Therefore, coverage and object detection in this type of networks are more challenging compared with the traditional wireless sensor networks. Thus, many researchers propose algorithms and solutions in this field that need tests and simulations. In this paper, we focus on network simulator 3 (ns‐3), which is an open‐source and discrete‐event tool suitable for wireless network simulation targeted primarily for research and educational use. The lack of models that can simulate visual sensor nodes in this simulator motivated us to design and develop a new visual node module as an extension of the ns‐3 core libraries and also to adapt the NetAnim tool to present these nodes graphically. This module will help researchers to simulate, test, and visualize their solutions in wireless visual sensor networks field. In this paper, we present the design and implementation of the proposed module. Furthermore, we show how it can be used in ns‐3 to simulate different scenarios of object detection and visualize the results in NetAnim tool.     

基于GPRS的土壤温湿度采集系统

设计了一种基于GPRS的土壤温湿度实时采集系统,给出了一种基于无线传感器网络的环境监测方案。无线传感器网络是由大量随机分布的传感器节点,通过无线通信技术自组织构成的网络,传感器节点具有数据采集处理、无线通信和自动组网能力。文中利用Telosb节点平台设计了传感器节点的硬件结构,并在TinyOS操作系统的基础上,完成了节点的软件设计。该系统可以对目标监测区内多点的温湿度进行实时采集,实现单跳和多跳的数据传输,同时利用GPRS进行高效可靠的远程传输,实现长期动态监测。     

基于ZigBee的无线医疗监护系统的研究与设计

主要介绍了ZigBee技术在医疗监护系统中的应用,利用其短距离、低速率、低功耗、网络容量大且具有自组织、自愈功能的特点,提出了一种基于ZigBee技术的无线医疗监护系统解决方案.系统中,节点和网关设备之间所用的通信协议为802.15.4/ZigBee标准,系统硬件平台基于TI公司的CC2530芯片,软件平台基于TI公司的Z-Stack协议栈,终端节点上的温度及脉搏传感器采集人体的生理数据,通过无线传输最终实现医院对患者生理信息的采集和诊断.实验结果表明:节点采集传感器数据准确,无线传感器网络数据传输可靠.     

无线传感器网络设计策略与关键技术

分析了无线传感器网络的结构特征和设计参数，阐述了无线传感器网络的设计关键技术。无线传感器网络与传统的无线网络有着本质的不同，节能应是无线传感器网络设计的主线。在此基础上分别从路由与NAC协议、数据传输、数据聚合、微处理器设计、电池等方面论述了无线传感器网络的设计策略，指出了无线传感器网络的发展方向。     

A novel mathematical model for coverage in wireless sensor network

1 Introduction With the development of the sensor, wireless communication, and computer science, many researches have been focused on the development of a novel wireless network named wireless Ad-hoc sensor networks. This network can be defined as a network that can be self-organized in Ad-hoc fashion. This includes many sensor nodes and its objective is to sense, collect, and process the information collected by the individual sensor nodes via their cooperation [2]. Because of its high pract…     

一种基于多权值优化的无线传感网分簇算法的研究

在无线传感网(WSN)中,网络的拓扑结构影响传感器节点的负载平衡,关系网络的容量与生存周期,而分簇结构是一种有效的拓扑控制方式。该文着眼于无线传感网络的拓扑结构,提出基于多权值的分簇算法MWBC(Multi-WeightBasedClustering),在初期通过节点间的信息交互,获得较多的局部网络信息,如:节点的度、当前能量值、发射功率、链路质量、相对位置等,在此基础上根据不同的网络应用背景作出不同的分簇决策,并预设簇的最大规模以利于接入协议的资源管理与分配。仿真结果表明,与具有代表性的分簇算法LEACH与HEED相比,在分簇的合理性上有较大的优势。     

一种基于无线传感器的血液净化监测网络设计

提出了一种基于短距离无线通信技术的传感器网络监测设计方案,设计中采用了MSP430系列微处理器进行信号调节和数值处理,通过集成电源模块、输入模块、无线传输模块和LCD显示模块形成患者生命体征监护传感器的终端节点;在阐述血液净化原理的基础上进行系统的硬件和软件设计,系统分析了各传感器节点与血液净化中心节点之间的实时网络数据传输,解决了血液净化中运行状态的过程控制、患者实时体征监测和实时参数调节等系列问题,最后通过实验仿真测试达到了个性化治疗和安全监控的目的。     

链路可靠的无线传感器网络组播路由协议

在无线传感器网络实际应用中,组播正在发挥着越来越重要的作用.但由于能量等多方面的因素,使得为无线传感器网络设计一个有效的组播路由是非常困难的.针对无线传感器网络中节点的能量限制,通过寻求节点间最短路径,提出一种能量有效的链路可靠组播路由协议(RLMR).该协议充分考虑到网络中节点的能耗因素和两节点间的链路可靠性等,通过对这两个因素的综合考虑,让能量较多并且以发送节点更靠近的节点承担更多传输任务的方式,为数据流优化路由选择,均衡无线传感器网络节点的能量消耗,以延长网络的生存时间.仿真结果证明了RLMR的有效性和可靠性.     

微波加热中物料实时温度测量无线传感器及其网络

微波作为新型的清洁能源在工业生产中得到广泛应用.然而,微波选择性加热导致的加热不均匀和微波场中温度难以准确实时测量的问题限制了微波工业设备的高效设计与应用.针对以上问题,本文设计了一种基于无线传感器网络和单片机技术的微波加热温度测量系统,该系统以STM32作为微控制器、CC1101作为无线收发器组成星型无线传感器网络,...     

基于ZigBee的煤矿监控网络节点设计

针对矿用监控设备采用有线方式传输信号存在的弊端,煤矿实时监控采用基于Zigbee的无线传感器网络技术.根据无线传感器网络工作原理和节点体系架构,设计了以CC2430为核心的传感器网络节点.该节点装置能够完成瓦斯浓度监测、井下人员的实时信息采集和定位等,并详细给出了这种传感器节点的硬件设计和软件流程.