大规模无线传感器网络定位算法研究

在同一仿真平台上比较了3种分布式定位算法,Ad Hoc positioning,Robust positioning和N-Hopmultilateration,并介绍了每种算法的基本原理和实现方法,抽象出一种适用于大规模无线传感器网络的通用三阶段分布式定位结构体系。仿真结果显示了3种算法在不同场景下的定位误差情况,比较了3种算法的优劣,同时,也对不同的网络环境参数对网络定位性能的影响做出了分析。     

面向紧急数据的异步多信道工业无线网络调度方法

针对现有时分多址(TDMA)调度方法在面对异步多信道条件下工业紧急数据调度时表现出的时延大、控制信道(CC)饱和、能耗过高等问题,提出一种基于接收端的紧急数据调度方法--EOAM.首先,采用基于接收端的策略,解决了异步多信道调度中存在的控制信道饱和问题;其次,采用特殊信道(SC)结合优先级指示的方法保证紧急数据快速切换信道进行实时传输的同时,允许非紧急数据基于优先级指示标志采用退避机制占用信道,保证了特殊信道的利用率.该方法既适用于单播通信,也适用于广播通信.仿真实验结果表明,相比分布式控制算法(DCA),EOAM的传输延时最低可达8 ms,可靠性可达95%以上,能量消耗降低了12.8%,能满足工业紧急数据的传输需求.     

无线传感器网络分布式节点定位算法研究

深入分析比较了在无线传感器网络领域中有代表性的4种分布式定位算法,着重关注了算法的能量消耗问题。节点的能量消耗主要由计算和通讯开销组成,对于算法的计算复杂度和通讯开销,做出了定量的分析。在此基础上,对未来的研究与算法的改进提出了建议。     

无线传感器网络节点调度优化分簇算法研究*

节点调度优化分族算法根据网络节点部署的特点,在不影响网络服务质量的情况下,通过冗余节点调度优化分族的方法能有效减少网络中工作节点的数量,从而节约网络平均每一轮的网络能耗.仿真结果表明,与未考虑冗余节点状态调度的算法相比,节点调度优化分簇算法有效提高了网络能量利用率,延长了网络寿命.     

面向目标跟踪的传感器网络睡眠调度协议

移动目标跟踪是无线传感器网络中的一项重要应用,将睡眠调度机制引入到目标跟踪算法中可以大大降低能耗。针对目标跟踪的实际需求,提出一种面向目标跟踪的传感器网络睡眠调度协议。根据目标跟踪不同阶段,分别设计了目标跟踪前和跟踪过程中传感器节点的睡眠调度机制;另外给出了目标丢失时,如何唤醒节点继续跟踪目标的调度策略。结果表明:该算法能够在保证跟踪质量的同时,降低跟踪能耗。     

Time delay characteristic of industrial wireless networks based on IEEE 802.15.4a

The IEEE 802.15.4a standard provides a framework for low-data-rate communication systems, typically sensor networks. In this paper, we established a realistic environment for the time delay characteristic of industrial network based on IEEE 802.15.4a. Several sets of practical experiments are conducted to study its various features, including the effects of 1) numeral wireless nodes, 2) numeral data packets, 3) data transmissions with different upper-layer protocols, 4) physical distance between nodes, and 5) adding and reducing the number of the wireless nodes. The results show that IEEE 802.15.4a is suitable for some industrial applications that have more relaxed throughput requirements and time-delay. Some issues that could degrade the network performance are also discussed.     

基于反向平衡聚合树的无线传感器网络分布式TDMA调度算法*

讨论了已有的TDMA算法在端到端延时上的弊端,在优化时隙数的基础上引入链路的使用顺序与数据流向的相关性,提出了分布式TDMA调度算法,利用反向平衡聚合树的生成过程分配时隙,通过控制链路染色顺序分布式优化延时与避免冲突。仿真结果验证了算法在端到端延迟和通信开销上的性能提升。     

IEEE 802.15.4协议在矿井无线传感器网络中的改进应用

综合分析了无线传感器网络在煤矿井下的研究发展现状,对无线传感器网络在井下应用的关键问题作了探讨.搭建了无线传感器网络性能分析平台,设计了3种典型的带状井下无线传感器网络仿真场景.仿真结果证明了改进的有效性与必要性.     

基于无线传感器网络汇聚传输的两阶段实时调度算法

多对一的汇聚传输是无线传感器网络,特别是工业无线传感器网络中的一个典型的数据传输模式.针对具有星形和网状两层拓扑结构的工业无线传感器网络汇聚传输的实时性要求,分析簇-线型路由下完成汇聚传输所需时隙数和信道数的下限值,并基于理论值提出一种基于紧凑搜索的两阶段实时调度算法.仿真结果表明,存在最优的两阶段实时调度算法,且相比集中式调度算法,时间开销降低了6～8倍.报文开销降低了近2倍.     

无线传感网中基于正方形剖分的节点调度算法

节点调度机制是解决无线传感器网络节点能量受限问题的重要方法,提出了一种基于节点位置信息和正方形剖分模型的传感区域分布式快速分区方法;在此基础上,提出了一种基于分组的分布式节点调度算法。理论分析与仿真实验表明,新算法具有比传统方法更好的节点调度性能,可同时保持100%的网络覆盖率与分组全局连通性。     

无线传感器网络中基于网络覆盖的节点睡眠调度机制

在无线传感器网络中,节点睡眠-唤醒调度机制对于延长其生命周期至关重要。在现有的节点睡眠调度机制中,节点能耗是调度机制的唯一考虑目标。然而这种以节省节点能耗为目的调度机制很容易导致传感网络无法完全覆盖监测区域,导致严重后果。本文基于现有调度机制的不足,提出一种考虑到网络覆盖面的节能调度机制。这种机制既能降低网络能耗也能够兼顾到网络的监测覆盖情况。仿真结果表明该机制能在保证较高的网络覆盖面的前提下有效提高网络生命周期。     

一种用于无线传感器网络的质心定位算法

在建立定位算法求解数学模型和定位性能描述的基础上,提出了一种无线传感器网络定位算法——去中心化场强加权多跳质心定位算法。该算法对单跳质心算法进行多跳扩展以改善定位比率,并加入场强加权过程和去中心化过程以提高定位精度。通过仿真实验分析可以看到,与原始质心算法相比,此质心定位算法的平均定位误差可下降一半左右,并使节点密度较低情况下的定位比率提高至接近1。     

树形无线传感器网络的建模与性能上界分析

探究无线传感器网络的性能上限,对于理解网络在最不理想情形下的行为非常重要,而且能够提供合适的设计参考.基于此,提出了一种对树形无线传感器网络建模,并对网络性能确定性上界进行分析的方法.该方法通过树形拓扑的深度、最大子路由节点数和最大子终端节点数来确定模型,并借助网络演算的相关知识,推导出了由拓扑结构和传输特性决定的节点缓存上界、节点带宽需求及端到端数据流延迟上界的递推公式,并且还示范了如何将推导出的公式应用到IEEE 802.15.4/Zig Bee树形无线传感器网络中.     

无线传感器网络中间件的研究

无线传感器网络(WSNs)能量和资源有限、网络动态性强等特点使得终端用户管理复杂的WSNs并不容易,需要中间件的支持。研究不同的WSNs中间件设计方法,对WSNs中间件进行了分类和比较,提出了今后进一步研究的方向。     

无线传感器网络中的被动式红外传感器模型研究

针对公共安全的需要，利用无线传感器网络系统进行区域监控已然成为趋势。通过对系统的物理结构分析提出了一种被动式红外传感器模型。该模型对配备被动式红外传感器的无线传感网络的系统设计具有指导意义。传感器节点的测试以及实时系统的试验验证了模型的可靠性。     

Ambulatory wireless sensor network power management using constrained explicit generalised predictive control

This work considers the problem of controlling transmit power within a wireless sensor network (WSN), where the practical constraints typically posed by an ambulatory healthcare setting are explicitly taken into account, as a constrained received signal strength indicator (RSSI) tracking control problem. The problem is formulated using an explicit generalised predictive control (GPC) strategy for dynamic transmission power control that ensures a balance between energy consumption and quality of service (QoS) through the creation of a stable floor on information throughput. Optimal power assignment is achieved by an explicit solution of the constrained GPC problem that is computed off-line using a multi-parametric quadratic program (mpQP). The solution is shown to be a piecewise-affine function. The new design is demonstrated to be practically feasible via a resource-constrained, fully IEEE 802.15.4 compliant, Moteiv's Tmote Sky sensor node platform. Design utility is benchmarked experimentally using a representative selection of scaled ambulatory scenarios.     

能量有效的无线传感器网络动态任务调度算法

为减少无线传感器网络任务调度的能量消耗,平衡网络负载,提出能量最小化的动态任务调度算法。在感知动态环境的基础上,将传感器网络节点的覆盖率、可调度性等作为该问题的约束条件。将改进后的蚁群算法应用于任务调度算法中,通过迭代得到最优分配方案,引入信息熵提升剩余能量充沛的节点执行任务的几率。仿真结果表明,该算法在降低任务分配的执行时间、能量消耗量及优化网络负载平衡方面取得了较好的效果。     

Cluster based node scheduling method for wireless sensor networks

By researching on the node scheduling problem of m-covered and connected sensor networks,a new concept of two-hops-cluster is proposed in this paper,and based on it,a new distributed node scheduling algorithm THCNS for allocating all nodes in the sensor network into k(k≤m) different groups {0,1,...,k 1} is designed,without requiring location information.Our algorithm guarantees that each group to be connected and maintains the coverage ratio with high possibility.Theoretical analysis and simulation results show that it has better performance than previous randomized scheduling scheme,and can prolong the lifetime of the sensor network effectively.