无线传感器网络在滑坡监测中的应用研究

分析了滑坡形成机理和主要影响因子,在分析、归纳和总结已提出的滑坡监测方法的基础上,提出基于无线传感器网络的滑坡监测方法,给出了无线传感器网络总体构建方案和传感器节点、网关的设计方法,应用射频模块CC2520完成了温湿度感知数据的点对点无线通信实验,并对节能路由协议进行了仿真。仿真和物理实验显示所给出无线传感网架构能满足长期观测和数据传输的要求。无线传感器网络在滑坡监测中有着良好的前景。     

无线传感器网络节点自定位算法的研究

无线传感器网络作为一全新的信息获取和处理技术,在国防、工农业、环境监测等众多领域都有着重大的应用价值和科研价值.而节点定位信息在无线传感器网络中是一项必需的基础信息,文中介绍了节点定位技术的基本原理,并提出一种新的分级循环定位算法.通过仿真显示:当锚节点密度为10%,测距误差为5%,网络节点定位误差小于20%射频半径以及定位覆盖率为97%.     

基于IPv6的无线传感器网络的一种节点自组织成网算法

本文从无线传感器网络接入下一代互联网的互连方式出发,论证了全IP方式在单兵系统——空降兵系统的可行性;然后利用IPv6协议——无状态地址自动配置协议和移动IPv6协议,提出了在空降兵跳伞成功后或者有单兵移动时的一种自组织成网算法;最后用实验仿真验证了传感节点中实现的无状态地址自动配置协议的正确性。     

室内环境下无线干涉定位系统的多径误差分析

无线干涉定位系统（RIPS）通过获得无线传感网络中节点的相位来实现对节点精确定位。介绍无线干涉定位算法,利用多径效应误差模型实现对RIPS定位结果的多径修正。构建RIPS室内定位仿真模型和硬件平台进行多径环境下的室内测距实验,结果显示实测误差远高于仿真误差。对此,从采样方式、反射系数和节点高度3个方面定量分析造成测距误差的原因。分析结果表明,采样方式、反射系数和定位节点高度设置是造成RIPS实际测量误差的主要因素,经过理论修正后测距误差可以降低87.61%。     

基于STM32的无线传感器网络声定位节点的设计与实现

针对无线传感器网络能量有限、成本低等限制条件,提出了一种基于STM32的具有声定位功能的无线传感器网络节点,该节点由STM32微处理器,nRF24L01无线通信模块和1只声传感器,1只扬声器等构成.节点通过射频+音频信号来完成定位,实验结果表明:该节点在30m范围内定位误差小于5%.具有很好的应用前景.     

基于传感器网络节点配置优化仿真研究

研究无线传感网络节点配置覆盖优化问题。由于无线传感网络存在着热区问题,对网络的覆盖性能造成严重的影响,同时影响网络配置优化。为了有效的提高无线传感网络的覆盖率,提出了一种改进的粒子群算法优化无线网络节点覆盖。针对粒子群算法存在易陷入局部极值和早熟的缺陷,引入遗传算法中的交叉算子和变异算子,优化传感网络节点的混合粒子群算法,在严格确保无线传感器网络连通性的条件下,传感器节点配置数目达到要求的覆盖度,并进行仿真。仿真结果表明混合粒子群算法能快速收敛到更精确的解,使网络节点配置达到覆盖的优化要求。     

无线传感器网络节点的定位算法

针对无线传感器网络节点定位问题进行了研究，提出了一种新的节点定位算法，介绍了算法的基本原理和实现方法。该算法不需要任何额外的硬件支持，节点间通信开销少。仿真实验显示，在网络迓接度为8、参考节点数量为20的情况下，平均定位误差小于节点射频通信距离的21％。     

面向射频能量捕获传感网的高吞吐量负载均衡的节点接入方案

由于传统无线传感器网络更换传感器电池较为麻烦或不具可行性,其实际应用范围受到很大的限制。考虑具有射频能量捕获能力的无线传感器网络,已知能量源、节点、基站(即汇聚节点)的部署位置,研究如何安排各个节点的接入基站,在满足基站负载平衡约束的情况下最大化整个网络节点的总吞吐量。首先,建立能量捕获传感网的能量捕获模型和信息传输模型,并将该节点接入问题建模为0-1整数规划问题;然后,针对该问题提出一种复杂度较低的算法和一种复杂度略高的贪婪式算法。仿真结果表明,与低复杂度算法相比,贪婪式算法所得到的节点接入方案具有更高的网络总吞吐量,但其复杂度略高,因此可用于节点数目较少的场景,而低复杂度算法可用于节点数目较多的场景。     

一种虚拟传感器网络中事件监测的容错机制

事件监测是无线传感器网络中的重要应用之一,而准确检测出故障节点是提高事件监测效率的前提。为了实现多应用目标传感器网络中较高的节点故障识别率,在基于簇状树的虚拟传感网架构上,提出一种基于节点邻域中值的事件监测容错算法。该算法充分利用了无线传感网节点之间的空间相关性,融合邻域各节点的测量值,通过节点的数值与邻域中值之间的差值来判断节点状态。仿真实验结果表明,即使是在节点故障概率比较高的情况下,该算法依然具有优越的容错性能。     

无线传感网络中的存储节点配置

无线传感网络中的大多数应用均需要将无线传感节点收集的大量数据传输到基站以便进行数据处理或者存档,因而可以通过放置一定数目的存储节点来存储其临近节点发送的数据,如此可以减轻网络中的数据传输量,达到节能这个对于无线传感网络至关重要的目的.本文研究如何放置有限数目的存储节点,以使整个无线传感网络的能量消耗最小,这也就是存储节点配置问题.对存储节点配置问题进行规约,在这一过程中文章修正了已有算法在能量模型定义上的不足,证明无线传感网络中的存储节点配置为NP-hard问题;文章提出一个基于反向贪心策略的近似算法,并且证明了其最坏情况下的性能比为O(logn),其中n为网络中的传感节点数目.通过实验证明了这一算法的优良性能.     

新颖的无线传感器网络组网算法

为有效解决无线传感器网络的网络维护困难性问题,研究性能更好的网络组网算法是一种有效的解决手段．本文给出了无线传感器网络体系结构模型及其连通性定义,在此基础上本文提出了一个具有网络连通性能好的无线传感器网络组网算法并进行了仿真分析,由该算法构成的无线传感器网络不仅具有连通性能好,而且具有保护网络节点能量和控制网络功率的优良特点,所以在传感器网络实际应用中有着光明的前景．     

双核架构在无线传感器网络节点设计中的应用

研究了采用超低功耗监控微控制器和高性能微处理器相结合的双核架构的无线传感器网络节点的实现.通过选用合适的芯片,从硬件上构建了基于双核架构节点的无线传感器网,基于APTEEN网络路由协议,根据实验环境将层次结构简化为平面结构,并进行了性能测试,将测试结果与现有的基于单核架构节点的的无线传感器网进行比较.结果表明双核架构在低功耗和高性能之间取得了平衡点,相对于单核结构具有以更低的功耗获取更高性能的优势.     

Object extraction scheme and protocol for energy efficient image communication over wireless sensor networks

To date, wireless sensor networks lack the most powerful human sense – vision. This is largely due to two main problems: (1) available wireless sensor nodes lack the processing capability and energy resource required to efficiently process and communicate large volume of image data and (2) the available protocols do not provide the queue control and error detection capabilities required to reduce packet error rate and retransmissions to a level suitable for wireless sensor networks. This paper presents an innovative architecture for object extraction and a robust application-layer protocol for energy efficient image communication over wireless sensor networks. The protocol incorporates packet queue control mechanism with built-in CRC to reduce packet error rate and thereby increase data throughput. Unlike other image transmission protocols, the proposed protocol offers flexibility to adjust the image packet size based on link conditions. The proposed processing architecture achieves high speed object extraction with minimum hardware requirement and low power consumption. The system was successfully designed and implemented on FPGA. Experimental results obtained from a network of sensor nodes utilizing the proposed architecture and the application-layer protocol reveal that this novel approach is suitable for effectively communicating multimedia data over wireless sensor networks.     

低功耗射频唤醒无线传感器网络设计

针对无线传感器网络采用睡眠/唤醒机制来实现低功耗时,不可避免地引起网络响应时延的问题.在波束供电技术的基础上提出了无线传感器网络低功耗射频唤醒机制,给出了低功耗射频唤醒无线传感器网络节点的硬件结构和详细设计.节点通过从电磁波中获取能量来及时地唤醒自己,以达到提高实时性的目的.性能分析表明低功耗射频唤醒无线传感器网络节点比采用传统睡眠/唤醒机制的节点具有更高的实时性和更低的功耗.     

无线传感器网络MAC层能耗与时延的权衡

无线传感器网络节点设计的最重要约束之一就是要求低能耗,这与传统网络依赖持续的能源供应而致力于提供尽可能高的服务质量截然不同.研究了一个结合无线传感器网络的能耗特性而提出的MAC协议S-MAC协议,并在对802.11MAC、S-MAC中的能耗状态与时延特征进行理论和数学分析的基础上,通过仿真实验得出了在模拟网络环境中802.11MAC和S-MAC的能耗和平均时延,S-MAC协议中引入节点周期性睡眠、冲突串音避免和消息传递等新技术,以牺牲时延为代价换取高效的能量利用,提供了一种高效可扩展的在能耗和时延之间进行权衡的方案.     

面向无人机协助的WSNs的数据收集策略

射频能量捕获(Radio Frequency Energy Harvesting,RF-EH)技术为解决无线传感网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)能量有限问题提供了新的方法。为此,针对无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)协助的WSNs网络,提出时隙优化的数据收集(Time Slot Optimizing data-gathering,TODG)策略。在TODG策略中,节点先接收来自电力包(Power Beacon,PBs)的无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)进行充电;再构建最小化中断概率的时隙分配的目标函数,借助于CVX工具求解,获取最优的时隙分配。仿真结果表明,通过优化时隙,TODG策略能够降低中断概率,提升吞吐量。     

基于无线传感器网络的定位系统设计

无线定位应用需求日益增长,研究无线传感器网络的定位应用具有重要意义。首先介绍基于无线传感器网络的定位系统的软硬件结构,然后从能量消耗、网络通信量和可靠性等方面来分析和选择移动结点的工作方式,并提出了使信标结点实现动态快速组网、提高网络通信效率和通信链路稳定性等所采取的措施,最后给出了在TinyOS下传感器结点的程序结构和实现,以及在服务器端实现的改进的加权质心定位算法。     

Multi-UAV Cooperation and Control for Load Transportation and Deployment

This paper deals with the cooperation and control of multiple UAVs with sensing and actuation capabilities. An architecture to perform cooperative missions with a multi-UAV platform is presented. The interactions between UAVs are not only information exchanges but also physical couplings required to cooperate in the joint transportation of a single load. Then, the paper also presents the control system for the transportation of a slung load by means of one or several helicopters. Experimental results of the load transportation system with one and three helicopters are shown. On the other hand, the UAVs considered in the platform can also deploy small objects, such as sensor nodes, on different locations if it is required. This feature along with the whole platform architecture are illustrated in the paper with a real multi-UAV mission for the deployment of sensor nodes to repair the connectivity of a wireless sensor network.     

基于无线传感器网络的安全网络运行环境构建

无线传感器网络被广泛应用到了军事和民用领域,安全问题始终是无线传感器网络需要突破的重要瓶颈,目前安全机制主要针对单一的攻击行为或针对攻击的某个阶段进行防护,没有形成一套完整的计算环境的安全保护机制。针对上述问题,提出了一种无线传感器网络安全运行环境构建方案,充分考虑无线传感器节点的计算能力及能耗,静态度量和动态度量相结合,主、被动相结合保障无线传感器网络组网和运行过程中计算环境的安全。仿真实验表明,该方案可以有效识别恶意节点,能耗较低,能够确保少量节点遭到攻击时全网仍能正常运转。     

无线传感器网络节点实现模型

无线传感器网络是集成了嵌入系统、无线通信、分布计算、检测技术,由大量无线微型传感器节点组成的新型网络。无线传感器网络节点是构成无线传感器网络的基础。分析了无线传感网络节点的信号处理过程,对比研究了基于微处理器和基于现代信号处理在系统可编程的两种无线传感网络节点的实现模型。采用现代可编程实现的无线传感网络节点模型体积小、功耗低、速度快。基于微处理器的节点具有极大的灵活性。