一种移动终端辅助的传感器网络数据收集协议

提出了一种利用具有传感器通信接口的移动终端设备（如手机、手提电脑、个人数字助理等）进行辅助数据获取的传感器网络数据收集协议。网络中固定汇聚节点与移动终端共存,全部传感器节点都维护到固定汇聚节点的路由,移动终端进入网络后定期向其附近小范围内的传感器节点扩散自己的存在信息,传感器节点向距自己跳数最小的汇聚节点或移动终端发送或转发数据包,移动终端和传感器节点之间通过应答和重传的机制来保证数据的可靠传输。仿真研究证明,该协议在延长网络生存时间的同时可以获得较高的数据传输成功率和较短的数据传输延迟,而且可靠性、灵活性、可扩展性较强。     

移动传感器网络路由协议的多跳数据传输及能耗性能分析

为了研究无线传感器网络路由协议性能与网络节点移动性之间的关系,基于网络模拟器NS-2构建了无线传感器网络的11种静止模型和16种移动模型,基于模型设计了不同的仿真实验,并对AODV和DSR协议的性能进行了评估。在评估过程中引入了一种全新的可以精确计算网络能耗的层次型能耗评价方法ECOB。实验结果表明,在节点静止及低移动速度的环境中,无线传感器网络路由协议性能受节点移动速度及网络规模的影响不大;然而,随着越来越多的移动节点参与多跳数据传输,受节点移动速度提高的影响,AODV和DSR的多跳数据传输性能下降幅度增大;与DSR相比,AODV更适合高移动性的大规模移动场景。     

WSN中基于移动Sink的高效数据收集算法

针对无线传感器网络中的数据收集问题,提出一种改进的MWSF算法。该算法结合A*算法求解出移动Sink在传感器节点之间移动的最短路径,利用MWSF算法找到移动Sink所需访问的下一个传感器节点,并与单跳通信范围内的其他传感器节点进行通信,从而收集数据。仿真结果表明,该算法能降低数据溢出发生率,提高网络的数据传输效率。     

基于移动机器人的无线传感器网络数据收集方法

稀疏无线传感器网络中各传感器节点距离较远,而传统的静态数据收集方法要求各传感器节点直接通信,导致网络延迟时间长,能耗高。针对该问题,提出一种基于移动机器人的无线传感器数据收集方法。该方法首先由静态节点选择与路径最短的移动机器人作为簇头,移动机器人比较一定周期内检测到的邻居节点的平均剩余能量与整个网络传感器节点平均剩余能量,根据比较结果决定其是否移动,若移动则采用范围可控的随机移动策略;当移动机器人移动到新位置时,传感器节点更新路由,选择新的移动机器人作为簇头。仿真结果表明,与传统的静态无线传感器网络数据收集方法相比,基于移动机器人的无线传感器网络数据收集方法大大降低了数据传输延迟和节点能量消耗。     

稀疏水下传感网中AUV数据移动收集技术研究

由于水下传感器节点的水声通信距离有限、价格昂贵,水下传感器网络中一般采用稀疏方式部署,因此很难保证整体网络的连通性及数据采集效率。自主水下航行器AUV（Autonomous Underwater Vehicle）作为天然的移动数据采集平台,可以弥补固定Sink节点数据采集方式的缺陷。提出了一种基于移动AUV的水下传感网移动数据收集机制。以AUV覆盖区域内的传感器节点作为临时Sink节点,其他传感器节点以临时Sink节点为根节点,采用最小生成树MST（Minimum Spanning Tree）方法将传感数据传输到这些临时Sink节点,然后通过临时Sink节点将汇聚数据传输给AUV。随着AUV的自主移动轨迹,水下传感网的传感数据都能简单高效地被收集起来。仿真结果验证了该方法在保证网络能耗的前提下提高了数据采集效率。     

基于CyFi无线网络的温室监控系统设计

随着电子技术和无线网络技术的快速发展,并且针对农业数据远程监控的实际需求,提出一种采用CyFi无线网络和GPRS技术设计的远程温室监控系统。利用CyFi技术快速组建现场无线传感器网络,采集数据发送到数据Hub节点,由数据Hub节点通过GPRS网络将数据传输至监控中心。通过实际测试表明:此系统在数据采集和无线传输中是稳定可靠的,组网灵活,易于维护,适合大规模温室的远程无线测控。     

基于RFID的传感器网络合作式充电和数据收集策略

能量限制是制约无线传感器网络发展的主要瓶颈之一,可充电无线传感器网络的出现对其发展起了巨大的作用.提出了一种基于RFID标签的无线传感器网络合作式无线充电和数据收集策略,根据通信方式的不同,具体提出了TBR和TDC两种方案,通过将网络中的节点进行分簇,并在单个簇内部署簇内移动读取器进行路径移动,对簇内的各个节点进行充电和数据收集;在簇间部署簇间移动读取器收集簇内读取器内的数据,并将数据传输给汇聚节点进行数据处理,通过分簇完成对节点充电和数据收集任务的分层处理.通过仿真验证,其结果表明合作式充电策略可应用在大型区域内部署的网络,并且保证所需的移动读取器数量最少,数据传输至汇聚节点的时延最短,TBR方案与TDC方案有效.     

基于移动代理的无线传感器网络簇内融合算法

在无线传感器网络中采用移动代理技术进行数据融合。根据节点剩余能量、局部融合结果,设计节点分簇算法。优化移动代理在簇内的路由策略,进一步减少无线传感器网络的数据传输总量。通过实验得出,采用移动代理的簇内融合过程中,能在一定程度上减小路径损耗。     

基于Dubins曲线的无线传感网聚类移动数据采集算法

利用类车型Sink节点实现无线传感器网络的移动数据采集,可以有效延长网络生命周期。考虑类车型移动Sink节点的Kinematic约束,本文提出了一种基于聚类间Dubins平滑曲线的移动数据采集算法。整个无线传感器网络被划分为多个不重叠的聚类区间,聚类内采用最小生成树路由方法实现传感器节点的无线多跳式数据传输,Sink节点按聚类之间规划的Dubins曲线寻访数据采集点进行移动数据采集,从而兼顾移动数据采集的平滑性和节点能耗的优化性。仿真结果验证了本文算法可以在保证移动路径平滑的约束条件下提高无线传感器网络的能耗效率。     

基于无线传感器网络的温室环境监控系统研究

为在完成温室内环境参数的自动采集和调控,设计了基于无线传感器网络的温室环境监控方案.介绍了温室监控系统整体结构,分析了基于CC2431无线传感器网络节点的硬件设计,并在此基础上进行了TinyOS操作系统的移植和节点的软件设计.由于该无线传感器网络节点具有功耗低、体积小、工作可靠、易于扩展等优点,基于该无线传感器网络的温室环境监控方案有很好的应用前景.     

用于环境监测的ZigBee无线传感器节点设计

温室环境监测采用基于ZigBee技术的智能网络化传感器有着很明显的优势。ZigBee网络容量大、功耗低、易于扩充并且支持自组织组网。该文设计了一种ZigBee无线传感器监测节点,介绍了基于ZigBee协议构建的无线数据采集网络,包括传感器节点的软、硬件设计。实验证明：节点工作状况良好,整个网络具有较高的可行性,可以实现对环境温湿度、光强等信息进行实时、准确的监测。     

一种基于数据预处理和卡尔曼滤波的 温室监测数据融合算法

温室具有空间大、无线传感器节点易受到干扰等特点,节点采集的数据波动性较大且易出现丢失现象.为了提高温室监测无线传感网的可靠性和数据融合的精度,提出了一种基于数据预处理和卡尔曼滤波的无线传感器网络数据融合算法.经过对各传感器数据进行预处理和卡尔曼滤波估计,再将数据发送到簇头节点进行基于状态补偿策略的加权数据融合.通过对温室湿度数据进行仿真,结果表明:数据预处理能明显减小数据波动,大幅减少网络数据传输量和能耗,提高抗干扰能力.另外,针对温室无线传感器网络容易出现丢包的现象,基于状态补偿策略的加权数据融合算法可以明显提高在数据丢包情况下的融合精度.     

基于无线传感网的温室大棚智能监控系统的研究

为了实现对温室大棚环境数据的有效监控,设计了基于无线传感网络的智能监控系统.系统的无线传感网络采用层次结构的路由协议,针对LEACH分簇算法和PEGASIS链路算法进行了融合和改进,提出了一种适用于温室大棚的链簇式路由协议.无线传感节点的设计采用了无线收发芯片nRF24L01+和微控制器STM32,汇聚节点可通过GPRS模块将环境数据上传到远端上位机PC,从而实现数据的远程监控、存储和图表分析显示等功能.     

Layout Optimization for Greenhouse WSN Based on Path Loss Analysis

When wireless sensor networks (WSN) are deployed in the vegetable greenhouse with dynamic connectivity and interference environment, it is necessary to increase the node transmit power to ensure the communication quality, which leads to serious network interference. To offset the negative impact, the transmit power of other nodes must also be increased. The result is that the network becomes worse and worse, and node energy is wasted a lot. Taking into account the irregular connection range in the cucumber greenhouse WSN, we measured the transmission characteristics of wireless signals under the 2.4 Ghz operating frequency. For improving network layout in the greenhouse, a semi-empirical prediction model of signal loss is then studied based on the measured data. Compared with other models, the average relative error of this semi-empirical signal loss model is only 2.3%. Finally, by combining the improved network topology algorithm and tabu search, this paper studies a greenhouse WSN layout that can reduce path loss, save energy, and ensure communication quality. Given the limitation of node-degree constraint in traditional network layout algorithms, the improved algorithm applies the forwarding constraint to balance network energy consumption and constructs asymmetric network communication links. Experimental results show that this research can realize the energy consumption optimization of WSN layout in the greenhouse.     

基于非合作博弈的无线网络路由机制研究

无线网络因其分布性、独立性、移动性等特点,网络性能容易受到自私节点的影响.文中综述了无线网络中因自私节点的存在而带来的一些关键问题,特别对含有自私节点的无线环境中基于非合作博弈理论的路由机制进行了分析和研究.为了解决网络中自私节点的问题,目前研究人员主要提出了两种机制:基于信任度的机制和基于非合作博弈的激励机制.文中对上述两类机制进行了总结和分析,特别地,针对无线自组织网络和无线网状网络中各种激励机制进行了详细的研究.网络编码作为一种有效的技术有助于提高无线网络的性能,文中探讨了基于网络编码的优化埘含有自私节点的无线网络性能的影响.同时还分析了非合作无线网络中节点共谋的问题,最后提出了当前非合作无线网络研究中存在的理论挑战及潜在的热点方向.     

用于大坝安全监测的长距离WSNs节点设计

针对大坝安全监测的需求,结合无线传感器网络的特点,设计了一种基于JN5139无线射频模块的用于大坝安全监测的无线传感器网络节点。简要介绍了无线传感器网络的典型网络结构,重点描述了无线传感器网络节点的硬件和软件设计,并通过在野外环境下搭建簇—树型网络,对传感器网络进行测试。实验结果表明节点数据采集准确,传输可靠。     

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。     

Interworking wireless mesh networks: Problems,performance characterization,and perspectives

Wireless broadband networks based on the IEEE 802.11 technology are being increasingly deployed as mesh networks to provide users with extended coverage for wireless Internet access. These wireless mesh networks, however, may be deployed by different authorities without any coordination a priori, and hence it is possible that they overlap partially or even entirely in service area, resulting in contention of radio resources among them. In this paper, we investigate the artifacts that result from the uncoordinated deployment of wireless mesh networks. We use a network optimization approach to model the problem as resource sharing among nodes belonging to one or different networks. Based on the proposed LP formulation, we then conduct simulations to characterize the performance of overlaying wireless mesh networks, with the goal to provide perspectives for addressing the problems. We find that in a system with multiple overlaying wireless mesh networks, if no form of inter-domain coordination is present, individual mesh networks could suffer from capacity degradation due to increased network contention. One solution toward addressing the performance degradation is to “interwork” these wireless mesh networks by allowing inter-domain traffic relay through provisioning of “bridge” nodes. However, if such bridge nodes are chosen arbitrarily, the problems of throughput sub-optimality and unfairness may arise. We profile the impact of bridge node selection and show the importance in controlling network unfairness for wireless mesh network interworking. We conclude that mesh network interworking is a promising direction to address the artifacts due to uncoordinated deployment of wireless mesh networks if it is supplemented with appropriate mechanisms.     

Dynamic cluster head for lifetime efficiency in WSN

Saving energy and increasing network lifetime are significant challenges in wireless sensor networks （WSNs）. In this paper, we propose a mechanism to distribute the responsibility of cluster-heads among the wireless sensor nodes in the same cluster based on the ZigBee standard, which is the latest WSN standard. ZigBee supports ad hoc on-demand vector （AODV） and cluster-tree routing protocols in its routing layer. However, none of these protocols considers the energy level of the nodes in the network establishing process or in the data routing process. The cluster-tree routing protocol supports single or multi-cluster networks. However, each single cluster in the multi-cluster network has only one node acting as a cluster head. These cluster-heads are fixed in each cluster during the network lifetime. Consequently, using these cluster-heads will cause them to die quickly, and the entire linked nodes to these cluster-heads will be disconnected from the main network. Therefore, the proposed technique to distribute the role of the cluster head among the wireless sensor nodes in the same cluster is vital to increase the lifetime of the network. Our proposed technique is better in terms of performance than the original structure of these protocols. It has increased the lifetime of the wireless sensor nodes, and increased the lifetime of the WSN by around 50% of the original network lifetime.     

无线传感器网络疑误数据节点自动诊断方法

为了提高无线传感器网络疑误数据检测能力,提出基于轮换调度的无线传感器网络疑误数据节点自动诊断方法.通过采用分块区域特征匹配的方法,得到无线传感器网络疑误数据传输的梯度模型,采用资源优化分配方案,进行数据传输信道的均衡调度,得到节点部署分布模型.通过传感信息跟踪采样方法,得到采样信息分布,建立无线传感器网络疑误数据信息特...