无线传感器网络与路由算法

规则的无线传感器网络结构具有提高网络容量和增强网络可配置能力的特点,路由寻址上也具有独特的优势.对于如何组建规则拓扑的无线传感器网络提出一种虚拟层次化的组网方式,详细描述了规则拓扑的组网过程.同时为了利用规则拓扑在路由上的优势,提出了一种新的基于凹凸区域策略的维序路由协议.路由算法能够解决路由空洞,同时可以使得路由跳数...     

Wireless sensor networks for emergency navigation

In an emergency, wireless network sensors combined with a navigation algorithm could help safely guide people to a building exit while helping them avoid hazardous areas. We propose a distributed navigation algorithm for emergency situations. At normal time, sensors monitor the environment. When the sensors detect emergency events, our protocol quickly separates hazardous areas from safe areas, and the sensors establish escape paths. Simulation and implementation results show that our scheme achieves navigation safety and quick convergence of the navigation directions. We based our protocol on the temporally ordered routing algorithm for mobile ad hoc networks. TORA assigns mobile nodes temporally ordered sequence numbers to support multipath routing from a source to a specific destination node.     

无线传感器网络SPIN协议的改进及验证

在无线传感器网络中,对SPIN协议的研究主要是通过仿真进行的,很少有对其进行形式化验证.本文在SPIN协议的基础上进行改进得到了适用于有损网络的协议--SPIN-E协议,并使用有色Petri网对SPIN-E协议进行形式化建模,通过CPN Tools对协议的活性、可达性、有界性等特性进行了分析和验证.     

基于GPS的无线传感器网络时间同步技术

在无线传感器网络测试系统中,为了对测试对象进行准确的测试,时间同步技术至关重要。根据GPS授时原理,提出了利用GPS秒脉冲对同步控制系统进行触发,并无线广播同步触发信号,同时,各传感器节点通过接收同步触发信号,进行时钟同步触发、时钟校准,以及对测试事件触发的同步采集。通过验证,各传感器节点之间的事件同步触发误差为1μs左右,并具有很高的可靠性,可广泛应用于航空、航海等工程测试领域。     

Wireless sensor networks for healthcare: A survey

Becoming mature enough to be used for improving the quality of life, wireless sensor network technologies are considered as one of the key research areas in computer science and healthcare application industries. The pervasive healthcare systems provide rich contextual information and alerting mechanisms against odd conditions with continuous monitoring. This minimizes the need for caregivers and helps the chronically ill and elderly to survive an independent life, besides provides quality care for the babies and little children whose both parents have to work. Although having significant benefits, the area has still major challenges which are investigated in this paper. We provide several state of the art examples together with the design considerations like unobtrusiveness, scalability, energy efficiency, security and also provide a comprehensive analysis of the benefits and challenges of these systems.     

一种自适应无线传感器网络路由协议

无线传感器网络应用场合拓扑结构复杂,针对特定路径数据双向传输的需求,提出了一种加权的自适应无线传感器网络路由协议,并针对协议建立了相应的仿真模型.仿真结果表明根据网络规划确认的权值所建立的路由,由权值决定下一跳,达到了适应不同的拓扑结构的目的.同时加权结点位置变化时,无需向全网广播数据,只要修改局部路由,降低了因结点移动而再路由所产生的通信量.     

Wireless sensor networks for rehabilitation applications: Challenges and opportunities

Rehabilitation supervision has emerged as a new application of wireless sensor networks (WSN), with unique communication, signal processing and hardware design requirements. It is a broad and complex interdisciplinary research area on which more than one hundred papers have been published by several research communities (electronics, bio-mechanical, control and computer science). In this paper, we present WSN for rehabilitation supervision with a focus on key scientific and technical challenges that have been solved as well as interdisciplinary challenges that are still open. We thoroughly review existing projects conducted by several research communities involved in this exciting field. Furthermore, we discuss the open research issues and give directions for future research works. Our aim is to gather information that encourage engineers, clinicians and computer scientists to work together in this field to tackle the arising challenges. We believe that bridging researchers with different scientific backgrounds could have a significant impact on the development of WSN for rehabilitation and could improve the way rehabilitation is provided today.     

基于有限反馈机会波束的无线传感器网络

无线传感器网络中的传感器要把被监测的数据有效地传输到远端的收集器,且其节点的能量有限,为了提高衰落无线信道中无线传感器网络通信的有效性,提出基于有限反馈机会波束的无线传感器网络,基站设置多天线,传感器节点设置单天线,构成MISO系统,在每一时隙基站选择处于峰值状态的传感器节点进行通信。设置反馈门限,当传感器节点的接收信干噪比大于反馈门限时,对信干噪比进行量化,再将量化电平反馈给基站;否则,无需进行量化和反馈。以吞吐量最大化为原则设定最佳反馈门限和量化电平,在瑞利块衰落信道中对系统进行仿真,结果表明:随着节点数的增加,该系统的反馈数可降至传统模拟反馈的1%以下,大大降低了反馈量,提高了系统的效率和节点能量利用率。     

基于协商机制的无线传感器网络路由协议

针对事件驱动型无线传感器网络（WSNs）中存在的次生驱动等问题,提出了一种基于分布式协商机制的WSNs路由协议。该协议通过抑制冗余节点发送数据来减少网内流量。仿真结果表明：该协议能够有效减少事件汇报的时间,减少系统能量消耗。     

基于自适应截断机会波束的无线传感器网络

衰落环境会造成无线传感器网络性能急剧下降,为了提高衰落通信信噪比,讨论了在单跳网络的中心节点设置多天线阵列,通过采用截断机会波束技术,并选择状态好的传感器节点来提高衰落信道性能的方案.分析了采用自适应机会波束后节点的反馈量以及信干噪比分布函数的变化,并对系统进行仿真,验证了自适应截断机会波束系统能够提高节点信干噪比和系统容量.     

基于自适应协作分集技术的无线传感器网络

协作分集技术利用网络中的多个用户共享天线,形成虚拟多天线系统,可以有效地提高系统性能.电平交叉率和平均中断时间是衡量系统二阶统计特性的重要指标.研究了2个备选中继的增量放大(2R-IAF)协作分集无线传感器网络系统,并且给出了这种系统的中断性能闭合表达式,公式仿真结果表明:中断概率并不是随着切换门限的升高而降低的,在切...     

基于小波分析和PSO-LSSVM的无线传感器网络数据预测

由于能量缺失和故障等原因导致无线传感器网络节点无法收集后续数据,为保证数据传输的完整性,应进行后续节点数据预测。目前缺少有效方法实现节点数据预测,针对这一问题提出一种基于小波分析和粒子群优化最小二乘支持向量机(PSO-LSSVM)相结合的数据预测方法。方法中利用小波分解技术将所选的样本集数据进行分解,然后将分解量分别送入最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型进行预测,其中LS-SVM预测模型的参数由PSO算法得到,最后,将各个LS-SVM模型得到的预测结果进行小波重构得到完整的预测结果。仿真结果表明:基于小波分析和PSO-LSSVM相结合的无线传感器网络节点数据预测方法能够准确跟踪实际数据趋势,该方法具有较高的预测精度。     

基于量子免疫的无线传感器网络能量空洞避免

无线传感器网络路由的一个重要问题是如何有效地均衡整个网络的能量消耗水平,避免形成能量空洞.如何通过有效的节点部署来避免"能量空洞"并使网络效率最大,是一个极具挑战性的研究课题.基于无线传感器网络特性,提出了基于量子免疫的能量空洞避免算法.采用量子编码染色体,利用免疫算子和量子门来引导变异,使得当前最优个体的信息能够很容易扩大到下一代,具有种群规模小、收敛速度快、全局寻优能力强的特点.对比实验结果表明:算法不仅能够避免"能量空洞",而且相对于已有均匀与非均匀算法都能有效提高网络效率.     

基于改进Prim算法无线传感器网络的动态分簇

基于图论中最小生成树的思想对LEACH协议进行了改进,构建了一种降低能耗的Prim分簇算法。其算法采用将普里姆的思想用到分簇中,将能量大或近似大的传感器节点,根据其在网络中的位置,将一条最小距离的边加入树中。通过多跳结构,减少节点在传输数据中的能量消耗,从而延长网络的寿命。对改进的算法经验证表明能有效降低能量消耗,提高网络的生存期。     

无线磁阻传感器网络停车检测技术研究

随着机动车保有量的高速增长,停车混乱问题日益严重,各大中城市对停车实时监控及管理有迫切的建设需求。为了构建基于无线传感器网络的大规模、低成本、低功耗的停车管理系统,本文基于磁场干扰车辆检测原理,提出了一种停车检测算法,实际应用表明该算法车辆检测精度高,达到了设计要求。     

基于分簇的无线传感器网络Top-K数据查询算法

Top-K数据查询是无线传感器网络的一个重要应用,如何节省能耗是Top-K数据查询的一个重要课题.针对传统的Top-K数据查询是多跳传输,节点过滤窗口更新代价大等缺点,提出一种基于分簇的无线传感器网络Top-K数据查询算法.通过对节点进行分簇进而减少数据的传输跳数,通过设置过滤器值对数据过滤,减少冗余数据的传输,增加探寻过程,保证数据的完整性和可靠性,实现降低网络节点整体通信能耗的目的.仿真结果表明:与传统算法相比,该算法可有效降低网络的整体能耗,提高能量有效性.     

基于序贯检测的无线传感器网络决策融合算法

数据融合是能源有限的无线传感器网络应用中必不可少的信息处理手段.目前的数据融合方法多着眼于固定参与节点数目下的数据融合,由于融合时数据传输量与参与节点数目呈正比,所以,最佳的节能策略应是满足一定性能条件下参与节点数目可变.将序贯检测理论应用于无线传感器网络数据融合问题上,并建立其数学模型.考虑无线信道的衰减和物理层调制解调特性,进一步提出基于序贯检测的无线传感器网络数据融合判决(WDASD)方法,并通过仿真实验验证了WDASD算法的性能.     

电机定子温度在线监测的无线传感器网络节点设计

针对电机复杂的结构,提出了将无线传感器网络应用到电机定子绕组温度在线监测中,克服了传统在线监测网络的局限性.深刻剖析了铂电阻三线法测温的原理和基于检温计Pt100与可编程片上系统(PSoC)的传感器节点的硬件设计过程,其性能可以满足无线传感器网络节点对功耗的要求,在此基础之上设计了温度传感器节点的软件.实验结果表明:该温度传感器节点能有效地分析和校正误差,测温准确,为组建电机定子温度在线监测的无线传感器网络奠定了基础.     

基于耦合振荡器模型的WSN时间同步算法——以ZigBee网络为例

提出了一种基于耦合振荡器模型的ZigBee网络时间同步算法,解决了ZigBee网络数据采集过程中的延迟,使得整个ZigBee网络趋于同步,提高了系统的时间精度。该研究引入不应期的方法解决延迟节点重复激发的问题,分析模型的可行性,以及模型中各个参数对同步精度的影响。通过基于耦合振荡器模型的线性动态函数,解决经典模型中计算量过大的问题。通过测试平台上的实验,验证了算法的可行性。