无线传感器网络分析与仿真

计算机仿真是通信网络研究的有效评估方法之一。无线传感器网络强调对目标现象及其属性的实时感知能力，支持对感知信息的本地处理和节点间协同处理，而传统网络仿真平台并不支持。从网络体系结构和典型应用场景入手，分析无线传感器网络仿真需求，提出结合传统网络通信性能、能耗控制和基础功能实现的网络性能评价指标，并给出基于NS-2的扩展设计和实现。     

一种无线传感器网络定位仿真框架的设计与实现

利用模块化的方法,提出了一种无线传感器网络的定位仿真框架。该框架分为三个模块,使得仿真框架具有良好的可扩展性和鲁棒性,能适应不同的仿真需要。仿真结果显示,该框架能够满足不同的应用需求。     

TOSSIM:无线传感器网络仿真环境

无线传感器网络仿真受到学术界和工业界越来越广泛的重视。分析了基于无线传感器网络嵌入式操作系统的仿真环境TOSSIM的系统结构;并与基于通用网络仿真环境ns-2的无线传感器网络仿真方法进行了对比;指出了基于嵌入式操作系统的仿真方法的优势;提出了无线传感器网络仿真环境必须具备的五项关键特性。     

基于MobilityFramework的无线传感器网络仿真系统

系统仿真是无线传感器网络研究的重要手段。在分析和比较相关网络仿真工具的基础上,给出一种基于MobilityFramework的传感器网络仿真系统的设计和实现方法。该系统采用层结构,以实现单个传感器节点的分层和各层功能行为定义,节点各层的相互独立使模块代码复用率大大提高;功能上该系统集成了传感器网络能耗、时延和丢包统计模型,并采用后台数据库支持技术,增强了仿真实验的数据储存和处理能力;此外,系统也可支持配置文件和仿真文件的脱平台运行,具有很好的可移植性。通过传感器网络系统相关实验模拟,表明该系统建模快、重构有效、功能完整和实验结果真实可靠,是一种适合无线传感器网络的实验平台。     

无线传感器网络的路由算法与仿真实现

无线传感器网络能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并对其进行处理,传送到信息接收者,其关键技术之一是路由算法及实现。分析了Directed Diffusion路由算法,用UML统一建模语言对该路由算法进行了建模,在网络模拟工具NS的模块上实现了对该路由算法的模拟仿真,分析了其时延、能耗、数据发送率等网络性能,并与Flooding路由算法作比较。仿真结果表明Directed Diffusion路由算法在某些方面有较好的特性。     

无线传感器网络IPv6接入系统的设计与实现

在分析现有无线传感器网络IPv6接入系统不足的基础上,设计一个新的接入系统。其中的网关系统以嵌入式微处理器S3C2410、无线网卡、射频芯片CC2420等为硬件,实现将以IEEE802.15.4作为物理层和数据链路层标准的无线传感器网络接入IPv6网络中。给出该系统的软硬件平台设计及相关算法,通过实验证明该系统能快速完成网络通信。     

无线传感器网络IPv6接入系统的设计与实现

在分析现有无线传感器网络IPv6接入系统不足的基础上,设计一个新的接入系统。其中的网关系统以嵌入式微处理器S3C2410、无线网卡、射频芯片CC2420等为硬件,实现将以IEEE802.15.4作为物理层和数据链路层标准的无线传感器网络接入IPv6网络中。给出该系统的软硬件平台设计及相关算法,通过实验证明该系统能快速完成网络通信。     

无线传感器网络GAF算法的性能分析与仿真

GAF算法是现阶段提出的一种以地理位置为依据的路由算法,但没有描述具体的底层通信协议.按照GAF算法的思想,结合AODV,DSDV,DSR三种路由协议作为底层协议,比较其性能优势.仿真时利用了NS2网络仿真软件,选取包传送概率和网络总能耗两个指标对引入GAF算法后的三种新协议与三种传统协议进行性能评估,并通过改变节点密度和单元格数量等参数分析比较了这两个参数对六种协议的性能影响,仿真结果表明GAF算法在节能方面优势明显.     

无线传感器网络蚁群仿生路由的设计与仿真研究

本文设计了一种基于蚁群算法的无线传感器网络路由协议.该协议利用了蚁群算法的高效寻径能力,实现了网络节点的高效、节能路由.同时,本文还对该协议进一步给出了分步式实现方案,并对其进行了深入的仿真测试.     

非打扰式无线传感器网络测试仪的设计与实现

无线传感器网络的测试工具对于传感器网络的深入研究和应用具有重要意义。提出了一种非打扰式的无线传感器网络测试方法,并介绍了基于该方法的无线传感器网络测试仪的设计思路和详细实现。该测试仪采用可编程逻辑阵列(FPGA)高速采集传感器节点的内部互连信息,并将采集的信息通过额外网络传输到测试服务器进行集中处理,还原节点状态信息和获取整个无线网络的通信情况,避免了对传感器网络节点运行和无线通信的影响。实验测试表明,该测试仪可以很好地获取节点状态,并在数据采集的过程中不干扰节点的正常工作。     

一种改进的室内wsn仿真模型

针对室内无线传播模型具有多径传播效应的特性和无线传感器网络协议栈的特点,提出了一种改进的室内无线传感器网络仿真方法。方法使用阴影模型模拟室内无线传播模型的多径传播效应,结合常用的无线传感器网络节点芯片的性能参数预测出无线信号在室内的实际传输距离,并在NS2中以该无线信道模型为基础,以无线传感器网络协议栈为标准,建立了一个改进的室内无线传感器网络仿真模型。仿真模型的测试结果表明该模型在数据包投递率及网络剩余能量的比率上与实际室内无线传感器网络的性能相似。证明建立的模型能为室内无线传感器网络的实际布网和应用提供可靠的依据。     

无线传感器网络中目标跟踪算法的OPNET仿真

目标跟踪是无线传感器网络在环境测控领域的一个重要应用.由于传感器节点的能量有限,因此研究能量有效的目标跟踪算法是非常关键的.前期提出了一种基于双重负反馈蚁群的目标跟踪算法,将能量消耗平均到多个节点上,避免了部分节点因为长期处于激活状态而过早的失效.通过在OPNET平台上对该算法进行仿真实验,进一步证明了算法在保证一定跟踪精度的前提下,可以实现能量的负载均衡,从而使网络存活时间得以延长.同时也验证了仿真平台的有效性.     

无线传感器网络覆盖优化仿真研究

研究无线传感器覆盖(WSN)优化问题,由于网络传感器节点分布不均匀,又存在冗余等问题。传统WSN高密度部署方法,节点分布极不均匀,节点覆盖区域之间的重复率高,节点浪费严重,导致网络覆盖率低、成本高。为了提高无线传感器网络的覆盖率,提出一种混沌粒子群优化算法(CPSO)的WSN覆盖优化算法。首先以提高网络覆盖率为优化目标,建立WSN覆盖优化数学模型,然后通过粒子间协作进行求解,并对粒子群混沌扰动,保持粒子多样性,从而得到最优网络覆盖。仿真结果表明,相对于其它覆盖优化算法,CPSO能够以较少传感器节点获得较高网络覆盖率,提高了网络通信效率,降低网络成本。     

无线传感器网络网关研究

介绍了无线传感器网络网关的软件、硬件设计要点。基于CC1010的RF接口实现与无线传感器网络的通信，基于SIM100E的GPRS接口实现了与互联网之间的TCP/IP连接，无线传感器网关实现了与外部网络的可靠连接。     

无线传感器网络中覆盖集的高效选取

传感器网络分簇机制中, 工作效率与网络覆盖密切相关. 任意时刻激活最小数目工作节点能够有效节省网络能量. 然而, 由于传感器网络的高密度部署, 使得该问题成为一个NP-完全问题. 本文提出一种基于改进的精锐非支配遗传算法以选择网络最优覆盖集. 对比于传统的二进制监测模型, 本文在算法实施过程中采用了概率监测模型. 在保证网络全覆盖的前提下, 令一部分节点进入休眠状态达到节能的目的. 并提出循环重组算子和删除因子以优化算法性能. 大量的仿真实验验证了本文算法的有效性.     

无线传感器网络TDOA定位系统的设计与实现

分析现有的基于TDOA的无线传感器网络定位系统与算法,使用基于超声波传感器和无线射频模块的到达时间差(TDOA)测距技术,完成了该定位系统、机制和算法的设计和实现;针对传感器网络在实际应用中的不均匀性布撒和不良节点定位等问题,在TDOA测距技术和多边测量定位算法的基础上,提出一种改进的定位算法,以提高网络定位性能;实验表明,改进后的定位系统有效的减小了网络的定位误差,解决了不良定位问题,可应用到无线传感器网络中。     

无线传感器网络中一种新的分布式定位方案研究

Node localization in wireless sensor networks (WSN) is treated as a functional dual of target tracking from a novel perspective in the paper. Different from the traditional tracking problem in WSN, using the static location-ware node to estimate the moving target, the mobile node is used to help unknown nodes to accurately discover their positions. A new node localization scheme virtual beacons-energy ratios localization (VB-ERL) and its refinements for the WSN are presented. In the scheme, the mobile node moves in the surveillant field based on the Gauss-Markov mobility model and periodically broadcasts the information packets. Each static unknown node receives the virtual beacons and energy in its sensing range, and estimates its location by finding the intersection of a set of hyper-spheres. Simulation results show the proposed scheme is efficient.     

无线传感器网络中的OPNET仿真模型的研究

传感器技术、微机电系统、现代网络和无线通信等技术的进步,推动了具有现代意义的无线传感器网络的产生和发展。无线传感器网络能够广泛地应用于恶劣环境和军事领域中。该文通过对无线传感器网络特点的分析,提出了基于信道接入的多跳分簇网络结构,给出了OPNET仿真模型,分析了相关仿真结果。     

一种无线传感器网络节点操作系统设计

无线传感器网络节点操作系统是无线传感器网络的控制核心,与传统的嵌入式操作系统相比有着很大的不同。阐述了无线传感器网络的特点及其对操作系统的要求,介绍了操作系统SOS,并与当前最流行的操作系统之一TinyOS做了对比分析;并在本实验室设计的用于研究月球车等移动目标定位导航的无线传感器网络节点上设计了基于SOS内核的操作系统。