灾害检测无线传感器节点原型设计与实现

无线传感器网络（WSN）在城市灾害检测和管理中的应用越来越广泛.结合城市灾害检测的实际需求,介绍了WSN在应用于灾害检测时需要重点解决的关键问题,提出了一种灾害检测传感器节点的原型设计方法,并重点阐述了该设计的软硬件实现,同时展示了部分人机交互界面和节点实际采集到的测试数据.最后就该设计的可扩展性和实用性进行了探讨.     

一种太阳能供电的低功耗WSN节点的设计与实现

无线传感器节点的电源因受模块体积的限制,电源能量极其有限。如要保证节点正常工作,需要经常更换电池,而手工方式更换电池极为不便,故限制了无线传感器网络的应用。现设计了一种太阳能自供电的传感器节点模块,并在节点上移植TinyOS系统,从节点硬件、软件方面进行改进,实现低功耗功能。测试结果表明,这种太阳能供电的低功耗节点能够大大延长节点的使用寿命,可以在实际项目中广泛使用。     

一种适用于WSN的数据存储方法

无线传感器网络（WSN）是以数据为中心的网络,如何对传感器节点采集的感知数据进行有效的存储和查询访问已经成为WSN研究的重点。提出一种基于层次路由的分布式数据存储方法,降低了WSN网络的通信负载且使得网络内各节点能耗更加均衡,从而有效地延长了无线传感器网络的生存时间．     

基于冗余节点间歇性的WSN路由协议的设计

为解决无线传感器网络路由协议中节点能量消耗不平衡的问题,针对冗余节点过多使WSN网络生命周期较短的不足,设计一种基于冗余节点间歇性的路由协议.通过比较相邻传感器节点的监测范围覆盖率和传输数据的相似性,对发送数据被覆盖的节点进行间歇性的休眠调节,降低对感知区域监测信息采集的相互重叠.仿真结果表明:该路由协议的设计能够有效减少节点过早死亡的数量,节约网络的能量,降低节点的负载,延长网络的生命周期,并具有较高的应用推广价值.     

限定空间下WSN采集系统的研究

限定空间下基于IEEE802.15.4的无线通信具有广泛的应用价值.设计了一套基于无线传感器网络的信息采集系统,并在限定空间下研究了该系统的属性.首先利用该平台收集每个节点采集的数据并分析,同时进一步研究了无线信号在限定空间下的传播性能,测试了节点间接收信号强度指示(ReceivedSignal Strength Indicator,RSSI)与数据传输丢包率.试验证明:该系统性能优良,具有很好的现实应用价值.     

基于粒子群进化的输电网络WSN节点定位算法

为了提升WSN的定位精度,提出了一种基于粒子群进化的定位算法,以应用于输电网络中的节点定位.该算法通过区域估计,缩小并限制传感器节点的预估计区域空间,并应用粒子群算法快速寻找节点定位的最优解.通过引入权重自适应的机制,加快节点定位的搜索速度,并提升算法的搜索能力.结果表明,该算法有效增强了WSN节点定位的精度,降低了计算复杂度,为输电网络的无线传感器网络提供更高效准确的定位服务.     

基于Rough set理论的无线传感器网络节点故障

提出了一种无线传感器网络（WSN）节点故障诊断的新方法，首先基于粗糙集理论中改进的可辨识矩阵算法得到故障诊断决策的属性约简；然后通过属性匹配的故障分类算法，建立一套WSN节点故障诊断方法，对WSN节点的各个模块分别进行具体的故障诊断和定位. 仿真实验表明，该方法在WSN节点故障诊断时通信代价小、能量消耗低、诊断准确率高，因而具有在能量有限的WSN节点中应用的可能性.     

基于JN5139的无线传感器网络节点设计与实现

介绍了IEEE 802.15.4/ZigBee无线传感器网络的体系结构和特点,设计了基于JN5139无线传感器网络的温湿度监控系统,并详细地介绍了Router和Coordinator节点的软件定义与编程方法,所设计的系统通过了实际测试,并可按需要采集各节点的数据.     

基于最小Steiner树的无线传感器网络数据融合算法

能源有效性是无线传感器网络(WSN)路由算法设计首要考虑的问题,可以通过数据融合合并冗余数据而有效地节约网络能耗.WSN数据融合可以看作是寻找覆盖源节点和Sink节点的最小Steiner树(MST)问题.文章提出了一种MAX-MIN蚂蚁系统算法和自适应蚁群系统算法相结合的MST构造算法(MMACS),在此基础上,提出了一种基于MST的WSN数据融合算法(DAMST),该算法采用定向扩散的机制进行兴趣散布;利用MMACS算法构造MST,源节点的数据发送到构造好的MST上,经过融合后传输到Sink节点,减少了网络中传输的数据量.通过与其它算法比较,仿真表明DAMST算法降低了网络总能耗和平均时延,延长了网络生存时间.     

基于烟花算法的无线传感器网络节点定位

针对无线传感器网络(WSN)节点定位不稳定和不准确的问题,将烟花算法(FWA)应用于WSN定位,利用烟花产生的火花数量和爆炸幅度模拟节点定位过程中的锚节点数量和节点距离,实现无线传感器网络的节点定位。MATLAB仿真实验结果显示,随着锚节点数量的增加,FWA无线传感器网络定位误差减少,且当传感器节点62%以上为锚节点时,FWA定位误差最小。这说明FWA无线传感器网络定位精度较高,性能稳定,在无线传感器网络节点定位上具有较大的优势。     

两层无线传感器网络中隐私保护的范围查询

两层无线传感器网络中存储节点负责存储传感节点的数据和处理Sink节点的查询请求.然而,由于存储节点的重要性,使得存储节点成为攻击者攻击的目标,特别是存储节点被攻击者捕获后,攻击者能够获取隐秘的传感数据、伪造传感数据和丢弃部分查询结果等.因此,提出了一种安全的范围查询方案,保证了数据的机密性和真实性,并利用签名融合技术,极大地降低了通信量,且具有较高的完整性检测概率.在此基础上,提出了一种检测率更高的范围查询方案.理论分析和实验结果显示,所提出的方案具有较高的检测率和较低的通信量.     

二层拓扑结构的Zigbee时间同步算法

为了解决大规模无线传感器网络中同步误差随跳距的累积问题,提出一种基于二层拓扑结构的时间同步算法.首先,通过根节点发送时间同步报文,沿二层拓扑结构从父节点到子节点传递时间同步报文;其次,支配节点根据同步报文到达时刻调整本地时间,更新并发送同步报文;最后,非支配节点根据同步报文到达时刻调整本地时间.依此类推,最终可实现所有节点的时间同步.应用结果表明,在由31个节点组成的无线传感器网络中,该算法的同步开销相比较于RBS算法减少了93%.而引起累积误差的关键路径长度相比较于连通支配集算法减少了50%.     

基于几何学的无线传感器网络定位算法

提出一种基于几何学的无线传感器网络(WSN)定位算法。把网络区域中的节点分为锚节点和未知节点,假设在定位空间中有n个锚节点,由于受到几何学的限制,实际可行的锚节点序列是有限的,因此利用一种几何方法判断锚节点间的位置关系,从而选取最优的锚节点序列,能够更精确地确定未知节点的位置,并且分析了待定位节点的邻居锚节点数量对定位精度的影响。仿真结果表明,与已有的APS(Ad-Hoc positioning system)定位算法相比,该算法可有效地降低平均定位误差和提高定位覆盖度。     

人体运动传感数据的无线采集方案设计

提出运用无线传感网络的方法实现人体运动传感数据的采集.该系统包含传感节点、簇首节点和汇聚节点.采用分层分簇的组网形式,传感节点通过无线的形式自适应地连接到某个簇首节点.每个簇首节点采用分时的形式组织各自的传感节点,并进行数据融合,转发到汇聚节点,汇聚节点通过USB接口把数据传到上位PC机.针对该方案的特点,对传感节点和簇首节点之间的无线传感器网络设计了一套协议,主要包含节点间的时间同步机制和节点申请入网竞争的时延退避机制.实验结果表明,该协议具有数据通信可靠性高、丢包率低的优点.     

基于锚节点间距离的改进RSSI测距方法

节点定位是无线传感网络的核心支撑技术之一。为提高接收信号强度指示(RSSI)法的定位精度、消除路径散逸指数,提出一种基于锚节点的模糊C-均值(FCM)校正算法。该算法利用FCM模型对非敏感区的RSSI数据进行处理,筛选出RSSI较优值,并将已知2个锚节点之间的距离与测量得到的RSSI值作为参考,校正被测RSSI值对应的距离,消除路径散逸指数。仿真结果表明,该算法比统计均值模型具有更好的估计精度。     

支持向量机回归预测在网络故障检测中的应用

无线传感器网络主要用于收集环境数据,然而传感器可靠性低,容易出现故障并返回异常的监测数据.因此,如何检测传感器故障成为关乎无线传感器网络监测性能的重要问题.提出了基于支持向量机回归预测的故障检测算法,通过充分利用历史数据预测传感器的测量值,并根据测量值与实际值的对比有效地划分信誉等级,最后基于置信数据集计算出的置信条件进行故障的检测.仿真结果证明了算法在节约能量和故障检测率上有着优异的表现.     

基于混合蒙特卡罗算法的网络隐式节点监测方法研究

为了提高动态分簇传感网络的节点转发能力,提出了一种基于混合蒙特卡罗算法的网络隐式节点监测方法.首先,采用分布式均衡控制方法进行网络节点优化设计,构建动态分簇传感网络的输出信道模型.其次,利用自适应链路转发协议进行网络的路由探测设计,构建动态分簇传感网络的隐式节点路由均衡控制模型,提取隐式节点输出信息的关联特征量.最后,利用混合蒙特卡罗算法进行特征检测和信息提取,根据网络隐式节点的特征规律性分布对网络隐式节点信息进行监测.仿真结果表明,本文方法对网络隐式节点具有较好的监测效果,对网络隐式节点监测的最高丢包率仅为0.05,显著低于蚁群算法(0.29)与PEAS算法(0.48).     

无线传感器网络三维节点的插值规划定位

针对无线传感器网络中传感器节点的初始位置未知的问题,提出一种基于插值和规划算法的无线传感器网络三维节点定位算法.该算法利用锚节点坐标将节点所在空间曲面建立,并利用接收信号强度指示（RSSI）值和无线信号传播模型推导出所有可通信节点间相对距离.最后,利用0-1规划在空间曲面上选出满足距离约束且与未知节点数量相同的插值节点,从而估计出未知节点的空间位置.该算法设计简单,通信开销少.仿真结果表明,该算法具有较小的节点定位误差,并具有良好的稳定性和扩展性.     

基于GA-SVR的数据采集算法

为了减少节点间的通信数据量,降低无线传感器网络的通信能耗,提出一种基于GA-SVR的数据采集算法。通过构建感知数据预测模型,用节点的预测数据表示实际监测值,并能自主决策是否进行实测数据的传输。仿真实验结果表明,该感知数据预测模型预测结果准确率高,能有效地减少节点之间的数据通信量,降低网络的总能量消耗,延长网络的生命周期。     

基于WSN的智能用电监测节点的设计

为实现电力需求侧用电信息的智能化监测与管理,基于无线传感器网络技术,设计并实现了面向电力用户侧的智能控制用电监测节点.介绍了基于射频芯片CC2420和MSP430系列单片机,电能计量芯片RN8209G的智能用电监测节点的设计.该节点具有智能开关控制、电能采集、过载保护和能耗管理等功能,对设计的节点进行了硬件测试和组网通信测试实验.实验结果验证了开发的节点可实现用户侧远程用电监测与控制,并具有良好的实时性和准确性.