无线传感器网络及其军事应用研究

无线传感器网络以其独特的优点,被应用到很多领域,尤其是以信息化为标志的军事领域。首先介绍了无线传感器网络的基本概念,其次分析了无线传感器网络在战场环境下的潜在优势以及其在军事领域中的应用,最后详细阐述了无线传感器网络军事应用需解决的关键技术。     

无线传感器网络及其应用

无线传感器网络是当今社会研究和应用的热点。在介绍无线传感器网络原理的基础上,重点分析了无线传感器网络在军事、医疗、环境监测、农业、工业、交通和建筑及家居等多方面的应用,阐述了其应用领域和对人们生活的影响,并对未来无线传感器网络的应用前景进行了展望。     

传感器网络

从８０年代中期就开始研究基于玻纤干涉仪、特别是光纤传感器的光导传感器在“灵巧结构”中的应用，埋入结构中的光纤传感器网络能测量结构的载荷和损伤情况，因而能永久监视结构的“状态和利用率”。介绍了德国航空航天研究院在研制光纤传感器网络和对其进行飞行试验的情况，展示了今后可能的用途。     

无线传感器网络的概率统计分析

无线传感器网络在军事，环境与监控，地震与气候预测，地下、深水以及外层空间探索等许多方面已显示出广泛的应用前景。无线传感器网络内部结构的不同直接影响系统功能，从复杂网络的角度具体介绍和深入分析了衡量网络拓扑的数学特征。此外，讨论并通过实验证实了准瓶颈节点定义及算法的缺陷，并计算了一些网络特征量。     

基于复杂网络理论的无线传感器网络的连通性

针对当前没有将复杂网络中的特征量综合应用到无线传感器网络之中的问题,提出了基于复杂网络理论的无线传感器网络连通性分析方法。该方法利用特征量对无线传感器网络进行拓扑性质研究,分析了随机撒点下的网络由一个连通巨片与若干少量的孤立节点和孤立片组成的特点。通过仿真研究了连通率随通信半径变化的规律,以及节点密度与连通性之间的关系。指出了网络连通率会在临界区间内迅速上升直至达到基本全连通,并在给定区域条件下确定了临界区间的具体值。基于平均度对连通性与覆盖率进行了仿真分析,给出了简化无线传感器网络拓扑结构的建议。     

光纤传感器在固体火箭发动机中应用的关键问题

针对大规模光纤传感网络在固体火箭发动机复合材料结构损伤及缺陷的快速与实时检测中应用可能遇到的关键问题,从光纤传感器类型的选取、大应变的测量、光纤传感器与复合材料的相容性、光纤传感器网络与传感器布置的设计、大规模光纤传感网络信号的快速处理等5个方面展开分析,在已有研究的基础上,结合自身的研究,提出解决上述5个关键问题的初...     

狭长域无线传感器网络动态能量均衡控制

针对基于连通支配集的无线传感器网络拓扑构造算法在狭长域环境应用中会存在能量失衡的问题,提出了狭长域无线传感器网络动态能量均衡控制方法。该方法基于A3、A3Cov、EECDS和CDS Rule K等经典拓扑构造算法,将节点动态能量均衡的方法融入到上述算法之中,并对介数中心性重要节点进行了缓冲管理。在狭长区域内布置随机网络,对基于介数缓冲的动态能量均衡拓扑控制算法进行了仿真分析。结果表明,该算法能够更加充分利用节点能量,延长了网络寿命,提高了狭长域无线传感器网络的整体性能。     

网络化将扩大反潜战范围

分布式间接传感器网络以及更多地利用无人驾驶自主飞行器等方法已被认为是未来反潜战主要力量。介绍了美国应对新形势所采取的各种措施，分析了其反潜战特种部队、持久水下监视网络、深海传感器网络等内容。     

基于无线传感器网络的监控系统自组网设计

针对无线传感器网络的应用特点,完成了一个用于室内温、湿度检测的监控系统设计。描述了监控系统的核心结构、节点组成和自组网设计过程。并对系统的低功耗设计和可靠性设计进行了说明。应用结果表明：该系统数据传输可靠,组网方便、稳定,能满足应用要求。     

风压无线传感器网络测试系统

基于无线传感器网络的风压测试系统,由传感器节点、微处理器模块、无线通信模块及外围接口电路组成.在监测区域部署的压力传感器,通过自组织方式构成无线传感器网络.各传感器节点采集的数据沿其他传感器节点逐跳传输或存储在汇聚节点.系统监测人员通过人机交互功能模块对该网络发出命令,读取监测数据,并以无线通信方式传输给上位机.     

基于动态规划的无线传感器网络路由优化策略

为解决以往设计的无线传感器网络路由算法存在的不足,提出一种适合无线传感器网络的最短距离-最小 能耗路由算法。依据无线传感器网络最常用的能量消耗模型,通过设置节点剩余能量的动态调节因子,基于动态规 划方法建立网络模型,在每个阶段根据节点剩余能量动态调整决策集合,选择最短距离-最小能耗路由,并采用 Omnet++仿真软件进行实验分析。结果表明：该算法相对简单,在一定程度上能减少无线传感器网络的能耗以及延 长生命周期。     

基于BP神经网络的多传感器系统滤波降噪算法

在对目标检测时,传感器输出信号不可避免地含有白噪声.利用BP神经网络的非线性映射能力,提出一种基于BP网络的多传感器系统降噪方法.多传感器含噪声的输出信号序列和目标真值作为样本,用于网络训练,用检验样本对训练后的网络进行检验,并与最优加权滤波方法比较,MATLAB下的仿真结果表明BP网络用于多传感器系统滤波降噪有明显效果.     

一种能量平衡的无线传感器网络路由算法的设计

提出了一种用于无线传感器网络的能量平衡路由算法。该算法综合考虑了节点可用能量和传输代价，引入了不对称的上下行通信方式，使节点能量平衡消耗，能在大多数情况下延长无线传感器网络的运行寿命。     

基于GO法的智能传感器网络可靠性

采用GO法对探测系统的智能传感器网络进行了分析,首先建立智能传感器网络GO图,进而确定操作符的状态概率,通过GO运算得出系统的可靠度．实例表明：该方法分析方便,具有较高的精确性．     

基于马尔科夫链的水下移动网络可靠性研究

水下移动通信网络随着水下通信和传感器技术的发展,其应用越来越广泛,其可靠性研究是信息传输效率和质量的重要保证。本文比较了传统通信可靠性研究方法,提出了一种计算水下移动节点网络可靠性的方法——基于马尔可夫模型的水下移动通信可靠性计算方法。该方法把网络状态进行简化归类,利用马尔可夫理论建模,计算求出网络稳定状态的概率,通过与通信网络某一指标的可靠性概率矩阵相乘,求出量化的可靠性。经过验证,该方法大大降低了建模的复杂程度,可以求出移动节点网络的可靠性,简化了运算。     

事件驱动下的水下传感器节点布置

根据水下传感器网络特性,研究了水下传感器节点布置问题,建立了水下三维空间中事件驱动的传感器节点布置问题模型,优化了事件驱动下的三维水下传感器节点布置的算法。仿真结果表明:该算法使传感器节点自主趋向并覆盖事件,实现传感器节点分布密度与事件分布密度相匹配,该算法具有复杂度低、计算量小、收敛速度快优点。     

多尺度分析技术在无线传感器网络节点定位中的应用

介绍了多尺度分析技术的原理和类型,结合几种典型的定位算法对基于多尺度分析的无线传感器网络定位问题进行了综述。通过对几种典型算法的分析和比较,讨论了多尺度分析定位方法的关键技术。最后结合最新的研究进展探讨了无线传感器网络节点定位的发展趋势。     

基于贪心原则的传感器网络多重覆盖增强算法

覆盖问题反映传感器网络的感知能力.许多应用场合需要对感兴趣区域进行多覆盖,然而目前大部分的算法仅解决了一重覆盖增强问题.提出了一种给邻域内的节点设置优先级并且依据局部贪心原则使得受虚拟力最大的节点率先移动的k重覆盖增强算法(KCEGA).利用k重覆盖判定算法(KCDA),计算节点自身周界覆盖度以及节点所受的虚拟力大小,并利用贪心原则提高节点移动效率,减少算法迭代次数.仿真结果表明:该方法较随机部署的传感器网络k重覆盖度有了大幅提升,且KCEGA比KCEA具有更快的收敛速度,节约了网络能量.     

无线传感器网络能量均衡混合拓扑维护策略

针对恶劣环境下无人值守的无线传感器网络能量受限特性,提出一种时间和能量混合拓扑维护策略,以达到实现节点能量均衡的目的。将拓扑控制分为网络初始化阶段、拓扑构建阶段和拓扑维护阶段,在随机部署和虚拟骨干网络构建的前提下,确立了能量和时间作为拓扑维护触发条件的合理性。仿真表明,所提出的混合拓扑维护策略使网络生命周期提升了44.6%,90%覆盖率结束时间增加了1.4倍,为无线传感器网络的节能部署提供了参考。     

传感器网络中结合分类信息的多目标关联算法

多传感器多目标跟踪系统的关键技术之一是航迹关联,应用于传感器网络时更为复杂。提出结合分类信息的基于图模型航迹关联算法,把目标分类信息和运动学信息相结合来提高关联效果。它利用分类混淆矩阵确定分类结果似然函数,修改基于图模型的航迹关联算法的顶点兼容函数和连线兼容函数。对多传感器网络的多目标跟踪情况仿真．比较仿真结果说明结合分类信息确实提高了关联正确率。