无线传感器节点供电模块的设计与实现

目前,由于大部分的节点是由干电池供电,能量有限,对于工作在野外区域的节点,更换电池困难,所以能量问题就成为研究无线传感网的一个瓶颈,为了达到网络的可持续性,本文设计了无线传感器节点太阳能供电模块,使开发出的节点具有低功耗、低成本、环保、可持续工作等特点.     

无线传感器网络的能量流控制系统

微处理器技术、传感器技术和无线通信技术的高速发展推动了无线传感器网络技术的广泛应用.但是,能量是制约传感器节点持续工作的重要因素.采集环境能量为传感器节点供电是一种较为理想的解决方案,其中太阳能是一种广泛使用的环境能量.该文通过能量管理和能量控制的方法,设计了一种基于太阳能的传感器节点原型系统,实现了传感器节点能量的可...     

基于人工蜂群算法的无线传感器网络路由协议

近年来,无线传感器网络在实际生活中的应用越来越多,相关技术的研究越来越深入.由于网络中节点常常采用干电池供电,其能量受限.研究表明:通信在网络节点能耗中占比最大,采用合理的路由方式能够减少通信能耗.为延长网络寿命,对人工蜂群算法进行研究,推导出适应度函数,并应用于无线传感器网络簇首节点的选择.同时结合图论中最短路径树的思想,在簇内以簇首节点为树根构建一颗最短路径树,尽可能的保证节点到基站通信所消耗的能量最少.仿真实验表明:相比较LEACH协议,新的分簇路由协议在能耗效率具有更好的性能优势.     

一种低开销的传感器网络时间同步算法

作为传感器网络应用的一项重要支撑技术,时间同步方法受到国内外传感器网络研究人员的广泛关注.由于传感器节点受到成本、能量和体积的限制,传感器网络的时间同步面临一些新的挑战.提出一种低开销的时间同步算法(Low-cost Time Synchronization Protocol,LTSP),通过两次同步操作实现全网的时间同步.实验结果表明:该算法在低开销设计的基础上,同步精度满足预期目标.     

适于无线可充电传感网络的节点优化部署

针对现有无线可充电传感网络的节点优化部署方法中存在的收信能量估计模型未考虑实际商用天线的定向辐射特征、优化目标未考虑节点部署方式对定位精度和覆盖程度的影响、节点部署方法寻优精度有待进一步提升等问题,研究适于无线可充电传感网络的新型节点优化部署方法.以精确估计收信能量为目标,提出基于双偶极子天线的收信能量估计模型;提出传...     

基于能量预测的分簇可充电无线传感器网络充电调度

为及时对可充电无线传感器网络中的"饥饿"节点补充能量,提出了一种基于预测的分簇低能量路径移动充电算法(CLP)。网络采用非均匀分簇的多跳路由协议,每个簇选取能量最低的节点作为簇头节点,移动充电车仅为簇头节点充电并收集簇内节点的能量信息。每次充电调度完成后,移动充电车将所收集的能量信息发送至基站,基站根据马尔科夫模型预测各簇内节点的能耗,以优化选取下一次的充电目标。仿真结果表明,采用CLP算法比旅行商问题(TSP)算法的网络效用提高约20%,数据传输能力提高约17%。     

基于E-CARGO的WSN成簇机制研究

在无线传感器网络中,节点的电量十分有限,降低节点的能耗、延长网络寿命是路由协议设计的重点.针对经典分簇路由协议LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)中簇头选取不合理以及节点能耗不均衡的问题,将传感器节点的剩余能量、分布位置等定义为约束,采用带约束的角色协同模型E-CARGO为分簇型无线传感器网络系统建模,在机制上实现对LEACH协议的改进.在传感器节点角色指派过程中,综合考虑节点的约束并结合LEACH算法为传感器节点进行角色指派.理论分析和仿真实验结果表明,改进后协议在可扩展性、灵活性、均衡节点能耗以及网络生命周期方面优于LEACH协议.     

基于加权优化树的WSN分簇路由算法

无线传感器网络(WSN)是由大量具有感知和传输数据能力的传感器节点组成的自组织网络,被用来部署监测物理环境.针对无线传感器节点存储空间小、能量有限、路由不稳定、能耗不均衡等问题,提出一种改进的基于加权优化树的路由算法,将树型结构应用于分簇路由算法中.根据节点的剩余能量、可用内存、相邻节点的距离、信道质量设定数据传输代价,并以此为基础对树型拓扑结构进行加权优化,分布式地在簇内创建树型网络拓扑结构.改进的算法降低了网络中数据传输的总代价.仿真实验结果表明:与传统的树结构和分簇路由算法相比较,结合了树型拓扑结构的分簇路由算法,在延长网络生存时间和平衡网络能耗方面更具有优势.     

无线传感器网络能量优化策略综述

无线传感器网络有机融合计算机网络、通信网络和物理感知网络,实现物理世界与信息世界的信息交互和动态控制,被认为是引领经济发展和社会进步的创新型技术.在无线传感器网络中,传感器节点由能量有限的电池供电,而大部分节点部署在复杂的环境中,更换电池或者给电池充电是不现实的.为了合理有效利用有限的能量以延长无线传感器网络的生命周期,实现能量的高效利用是无线传感器网络应用的主要目标.从无线传感器网络的单个节点和整个网络两个方面论述了目前国内外有关能量优化策略研究,并分析了目前国内外具有代表性的降低能耗的协议及算法.     

WRSNs中路由协议对充电簇的影响

为解决网络能量瓶颈问题,将一对多无线可充电传感器网络(Wireless rechargeable sensor networks,WRSNs)划分成多个正六边形充电簇,分析基于Flooding(洪泛)路由协议和Gossiping路由协议下充电簇内的存活节点数和剩余能量的变化情况,以及2种协议对充电簇能耗均衡度的影响.仿真结果表明:与Flooding协议相比,Gossiping协议能够减少充电簇内的死亡节点数,减缓充电簇剩余能量的下降,延长网络寿命,但能耗均衡度低;适合传统WSNs的路由协议不一定适合WRSNs;针对基于分簇的一对多WRSNs,为改善充电簇的能耗均衡度,可以从设计新的路由协议或构建合适的充电簇两方面着手进行.     

Routing optimization of the wireless sensor network with energy and path constraints

An algorithm for routing optimization of an energy and path constrained wireless sensor network is proposed to solve the energy limitation problem which is caused by the frequent use of a single path by traditional wireless sensor network routing algorithms. By considering the load balancing and energy efficiency of wireless sensor networks, the concept of flight feasible domain is introduced to achieve efficient data transmission. Furthermore, energy and distance factors are added to ensure uniform and reasonable energy distribution among network nodes, so that the low-power and energy-efficient functional requirements of the wireless sensor network are satisfied. . Experimental results show that the proposed method can improve the network load balancing effectively, avoid the network segmentation caused by premature exhaustion of some nodes, and prolong the lifetime of the network.     

基于K-PPER算法的多充电车WRSNs充电策略

可充电无线传感器网络充电策略的研究多基于单充电车,并不能满足网络规模的需求.为此提出一种针对多充电车的基于优先权的周期性充电策略（K-PPER）.采用K-means优化算法进行分簇,以簇为单位对网络进行充电管理,将有充电请求的节点加入归属簇的充电序列中,对节点的实时充电请求按充电优先级排序;最后,基站派出充电车到达充电簇,并按充电序列充电.仿真实验结果表明,网络效用较K-means算法提高约42%,能量效用较局部信息分布式协作协议（DCLK）提高约4%,较分布式协作协议提高约18%.     

基于大偏差的无线传感网中采样速率策略研究

针对具有能量捕获装置以及可充电电池的无线传感网,为了使无线传感器具有根据可用能量自适应调整数据采样速率的能力,所获得的能量具有随机性,定义了可等价表示信息获取度量的能量不足概率.将调节数据采样速率的问题定义为约束优化问题,使数据采样速率最大化,同时将能量不足概率保持在阈值以下.利用经典的大偏差理论估计能量不足概率.实验结果表明,所提出的算法具有自适应能力,既能适应能量动态变化,又能适应信道动态变化,提高了信息采集效率.     

采用免疫遗传的无线传感器网络波束成形机制

针对无线传感器网络中单个节点能量和通信距离有限的特点,提出了一种基于免疫遗传的波束成形机制.首先分析了存在相位差的情况下的节点发射系数和选取节点数对系统能耗的影响;然后根据节点的剩余能量和相位结合旋转因子来循环选择参与发射的节点,并引入免疫遗传算法对各节点的发射系数进行调整.理论分析和仿真结果表明,该机制有效均衡了节点间的能耗,延长了网络寿命.     

软件定义无线传感器网络中低控制负载的睡眠调度

为了克服软件定义无线传感器网络（SDWSN）中控制流量的限制,依据基于能量消耗的连通k邻域睡眠调度算法和软件定义网络（SDN）的特性,提出了一种低控制负载的睡眠调度方案. 首先,利用SDN的网络模型重新设计无线传感器网络的模型;然后,依据新的网络模型,对传统的睡眠调度方案进行改进. 在此基础上,设计出能够降低网络中控制流量的流表,从而降低SDWSN中的控制负载. 仿真结果表明,本文所提出的控制流设计方案在控制流量和数据平面中更新节点状态的平均响应时间要优于SDWSN中的睡眠调度,该方案能够最小化整个网络中的控制流量,在延长网络生命周期的同时降低控制负载.     

Energy efficient distributed sensor management algorithm

Considering the limitation of energy in wireless sensor networks(WSN),a distributed sensor management algorithm is proposed for multi-target tracking with high accuracy and efficient energy conservation. The predicted coordinate of the target and information gain are used to establish the optimization model. The method introduces the auction theory and adjusts the price of the sensor resources, and once the balance of the market is reached,the target-sensor assignment problem is solved. In order to shorten the decision-making time and save the energy consumption,the carrier sense multiple access(CSMA) mechanism is introduced and the decision-making can be completed with local information and a few iterations. The convergence and effectiveness of the algorithm are proved,and simulation results show that the algorithm can effectively deal with multi-target tracking problem,guarantee the tracking performance and save the energy to prolong the network lifetime. So the proposed algorithm has a strong adaptability for the energy constrained WSN.     

Cu2O nanowires as anode materials for Li-ion rechargeable batteries

Li-ion batteries are a key technology for multiple clean energy applications.In this study,Cu2O nanowires were obtained by the reduction of cupric acetate with pyrrole.The resulting Cu2O nanowires exhibited excellent reversible capacities of 470mAh g-1 at rate of 1 C after 100 cycles.The results show that the Cu2O nanowires had more capacity than materials previously reported.No fading was observed over 100 cycles of charging and discharging.The compound metal Cu and incorporation of the conducting polymer polypyrrole(PPy)improved the conductivity of Cu2O and enhanced the stability of the electrode during cycling.The results from this study imply that Cu2O nanowires with high capacity and good cycle retention could be excellent candidates as anode materials for Li-ion rechargeable batteries.     

无线传感器网中线性网络编码的安全检查

线性网络编码作为一种新型的数据编码方式,它可以提高无线传感器网络的数据吞吐率、降低节点能耗、减少数据的传播延迟.由于无线传感器网络自身的特点,直接使用已有的线性网络编码协议将面临许多严重的安全攻击.指出了线性网络编码应用于无线传感器网络所面临的安全问题;并提出了一种安全的线性网络编码协议SEC.SEC既能够实现线性网络编码的优点,还解决了其在无线传感器网络中所面临的安全问题.     

电动汽车充放储一体化电站的标准运行规程探讨

电动汽车供能设施的配套建设是电动汽车进一步发展和推广的关键,提出同时具备充电、换电以及储能功能的充放储一体化站的设计方案,充分利用闲置电池以及退役电池的储能价值,组配为电池储能站,并通过变流装置与电网实现充/放电互动。根据一体化站的结构功能特点编制一体化站标准运行规程的7个要点,包括总则、调度中心、变流装置、电池充换系统、梯次电池储能系统、站内配电系统以及一体化站异常及事故处理;每一部分分别就装置描述、运行流程以及操作和注意事项展开讨论。     

用EEPROM实现信息掉电保护中若干问题

指出了在位置测量系统中,用可充电电池在掉电状态下实现ＲＡＭ中的信息保护的弊端,分析了用串行ＥＥＰＲＯＭ在动态情况下实现信息掉电保护的可能性,并给出了其编程方法。