嵌入式WSNs汽车防盗系统

无线传感器网络是由分布于一定的监控区域内,用于监测特定环境信息的无线传感器网络节点组成的.本文给出了嵌入式无线传感器汽车防盗系统的软硬件设计方案.在综合考虑节点性能、功耗、成本等基础上,采用当前流行的ARM系列微处理器AT91 SAM7S256,GPRS模块MC39i.加速度传感器ADXL202实现无线传感器网络节点的软硬件设计.     

短距离声通信的硬件设计与实现

在对短距离声通信技术进行研究的基础上,以ARM为主处理器,设计了一种具有短距离声通信功能的传感器节点。该节点为这些环境中的无线传感器网络提供了一种不占用无线信道带宽、不受电磁干扰的通信方式。利用所设计的传感器节点实现了两节点间的短距离声通信,验证了短距离声通信的可行性。     

基于msstatePAN协议栈的无线传感器网络设计

本文介绍一种采用msstatePAN协议栈和嵌入式技术开发的无线传感器网络,重点介绍了msstatePAN协议栈下应用程序的设计,该网络由Modbus TCP无线基站、无线路由和无线传感器节点组成树形拓扑结构,系统传输速率可达250kbps,节点数可达上百个,节点功耗小于10mW,通过增加无线路由通信距离可达几公里,能广泛应用于精准农业、环境监测等领域。     

无线传感器网络跨周期应答的信息传输方法

针对同步休眠机制无线传感器MESH网络,提出一种允许跨周期应答的信息传输方法,以提高数据传输成功概率,降低网络中信息流量,从而降低路由通信工作时间,达到降低网络中各节点功耗的目的。将跨周期应答应用到地质灾害监测自动化系统中,较大程度地降低了无线传感器节点的功耗。     

LoRa组网技术在胶带运输监控系统中的应用研究

针对胶带运输监控系统缺少无线数据传输通道,无法实现断线后自诊断信息上传、无线传感器接入、断线应急中继通信功能等问题,提出了一种应用于胶带运输监控系统的LoRa无线组网技术方案.针对链式组网结构比较适合胶带运输监控系统多点延伸的特点,采用了LoRa链式组网模式.根据LoRa链式组网传输模式的要求,确定了节点间的数据访问关系,将主机节点与子节点设计为一主多从的传输方式,节点根据相邻关系进行路由规划,组成单层链式网络.为满足数据传输需求,采用巡检应答式通信机制,通信过程遵循规则时序,信道通过时分进行有序利用.根据上述方案,给出了用于胶带运输监控系统的LoRa无线组网传输节点设备软硬件设计,并进行了测试,结果表明:LoRa链式组网模式传输性能可靠稳定,无线发送状态的节点功耗小于300 m W,10个节点组网传输时延为1.12 s,丢包率小于0.6%,可满足胶带运输监控系统对无线组网传输功能的需求.     

基于nRF24L01的超低功耗无线传感器网络节点设计

基于低功耗nRF24L01无线收发器和MSP430F449单片机,采用短时突发式无线发射技术和低功耗休眠机制,设计一种超低功耗的传感器节点。测量结果表明,在电源电压为3.3V、平均数据率为1kb/s、发送功率为OdBmW、传输距离为10m、误帧率为0.12%时,本系统平均功耗约42μW,可以应用于光照、振动、热和气流等环境能量供电的无线传感器网络。     

一种水下无线传感器网络节点设计及其ARM实现

针对在水下环境应用日益广泛的无线传感器网络及其所面临的网络节点数据实时处理能力有限的现状,提出了一种新的设计解决方案,即基于ARM的水下无线传感器节点设计方法;采用灵活的直接数字合成的信号产生方法;将其与ARM的数据计算处理能力、嵌入式系统移植的特点结合起来,充分发挥两者的优势,完成一种具有优势的水下无线传感器网络节点设计。     

一种超低功耗无线传感器网络MAC协议

在无线传感器网络中,能量是一个关键资源。传感器网络节点通常在大部分时间里处于休眠状态以节约能量。其中,节点间精确地同步和超低的休眠功耗能够本质上延长无线传感器网络节点的寿命。然而现实中节点在唤醒周期设置、时钟源选择和网络节点同步时很难满足理论研究时提出的要求。因此,提出了一种低功耗无线传感器网络MAC协议:允许节点使用多种时钟源实现功耗最优配置,在休眠时采用内部时钟以达到最低功耗,在工作时采用外部晶振以保证射频性能,同时为了解决多时钟源误差增大且休眠周期变化带来的问题,提出了多时钟源休眠唤醒机制和节点同步策略。最后文章在IEEE802.15.4硬件测试平台上完成了多时钟源MAC协议与SMAC协议的实证测试,结果表明对比SMAC协议的唤醒和同步机制,低功耗无线传感器网络MAC协议在传感器网络节点上能够极大地减少休眠功耗并显著地节约同步的时间,从而大大延长节点寿命。     

无线传感器网络的短距声通信方法研究

在无线传感器网络(WSNs)所处环境中,由于强电磁或短距无线通信频率共存的原因,传感器节点间的短距无线通信常常会受到干扰甚至中断。针对这个问题,研究了一种短距声通信方式,将信号调制于声信号上,通过空气中声信号的传播来完成节点之间的数据通信。设计了用于验证声通信方法的实验系统结构;介绍了微分相移键控(DPSK)调制与解调原理及相关Matlab程序流程、输出与接收放大电路设计。进行了声通信实验,在室内环境时,声通信的最佳距离为2 m,室外环境时,声通信的最佳距离为5 m,最佳波特率均为294 bps。实验数据表明:本系统所设计的声通信方法是可行的。     

无线传感器网络中位数查询抽样算法研究

提出一种基于无线传感器网络的中位数查询抽样算法SAMQ。在SAMQ中,网络中各节点将分布式产生各自的样本集,然后将样本集聚集传递后汇集到根节点形成全网的样本集,最后使用这个远小于全网数据集规模的、可用于代表全网数据集结构的样本集,迅速获得中位数查询的近似结果,从而无需将各传感器节点的所有数据都传输至根节点,同时采用了共享无线通道的方式进行通信,减少了网络数据丢包。理论分析和实验结果显示该算法功耗低、误差较小,能有效地延长网络的生命周期。     

一种基于GPS技术的新型无线传感网络节点设计

针对无线传感网络节点定位的需要,文章给出了一种基于高性能先进精简指令集机器（ARM）STM32系列微控制器,GPS模块以及CC2420射频通讯模块构成的新型无线传感网络节点的设计方案,分析了采用STM32微控制器性能优势,以及GPS坐标数据提取方法;文章给出了系统组成设计;重点阐述了节点的硬件设计,以及接收GPS模块数据的处理程序设计。     

基于WSNs的城市绿地墒情监测硬件平台构建

针对北京城市绿地节水灌溉的需要,以CC2530无线射频芯片为核心,设计了基于无线传感器网络(WSNs)的低功耗终端数据采集节点和协调器,给出了节点硬件的低功耗设计思路,构建了绿地墒情监测硬件平台。实验结果显示:系统能够准确获得环境温度、土壤水分的数据。节点睡眠时的工作电流仅为10μA,节点实际平均工作电流仅为0.265 mA,功耗性能优于市场同类产品约30%。     

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。     

联合智能优化和分簇CS的WSNs稀疏数据采集

为提高无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSNs）数据处理效率和降低网络能耗,提出了一种基于自适应智能优化和分簇压缩感知的WSNs稀疏数据采集方案。首先,建立分簇WSNs稀疏数据通信模型,通过定量分析节点密度与网络数据通信总跳数的关系,给出网络自适应分簇结果,并采用簇内观测矩阵测量数据获取和簇间多跳通信方式完成WSNs压缩感知数据采集;其次,采用StOMP算法进行稀疏信号重构,针对网络节点数据包丢失等链路不可靠情况,引入相关性矩阵变换策略,以降低错误数据传输对数据重构的影响,针对数据稀疏度未知特性和StOMP算法参数配置难的缺陷,将一种新型自适应智能优化（Improved Adaptive Intelligent Optimization algorithm,IAIO）算法应用于CS重构算法中,在理论分析IAIO全局寻优能力的基础上,实现对稀疏数据的可靠重构。最后,仿真结果表明,该方案能够实现稀疏信号的精确重构,而且降低了网络通信总量,提高了网络生存时间。     

基于FPGA的WSNs低功耗节点设计与实现

基于FPGA结构灵活、可编程性强,具有强大的并行数据处理能力等优点,采用低功耗的Zig Bee技术对无线传感器网络(WSNs)节点进行软硬件设计。植入Nios系统和相关的IP核到芯片EP1C12Q240C8中,协同具有多种工作模式的CC1100射频芯片,实现节点的功能,并进行了功耗测试及比较。结果表明:节点功耗低,具有良好的可扩展性和移植性,达到了WSNs节点设计的要求,可用于工业生产。     

爆炸场地面压力测试的Wi-Fi无线传感器网络实现

针对爆炸场地面动态压力测试,研究了基于Wi-Fi技术的无线传感器网络。设计了基于事件触发的地面测试无线传感器节点,分布式节点在系统监控和数据传输时自动连入网络,可降低功耗。通过定向微带天线和增益放大器改善地面效应对天线性能的影响,实现远距离的无线通信。爆炸现场试验结果表明:此无线传感器网络实现了2 Msps信号采集、16 Mbyte单节点数据存储,1 Mbps无线通信速率和300 m的网络覆盖。     

基于分布式压缩感知的能量收集WSNs

针对无线传感器网络（WSNs）通信功耗和带宽要求高,引起节点寿命短的缺陷,利用WSNs节点感知数据的空间相关性和联合稀疏模型,结合分布式压缩感知（DCS）算法,提出了从能源收集的角度来分析对WSNs数据的压缩重构。通过理论和实验仿真表明：基于DCS的WSNs,在能源平衡方面具有很大的优势,在保证重构信号精确度的前提下大大提高了能源的有效利用率。     

C-RAN预处理单元设计与实现

利用FPGA（现场可编程门阵列）实现基于LTE（Long Term Evolution,长期演进）协议C-RAN（云无线接入网络）体系架构中的前端预处理单元来加速CRAN系统的处理速度。软件层运行在基带信号处理单元池中,并且和FPGA前端预处理单元协同完成基带信号处理的整个过程。其中FPGA前端预处理单元集成了丰富的接口资源,包括PCIE、10 Gb/s以太网口、CPRI（通用公共无线接口）接口,将传统的移动通信和高速数据处理单元有效连接起来。预处理单元通过完成基带处理中的关键算法来减轻服务器处理的压力。与此同时在预处理单元内完成循环前缀的去除和有效子载波数据的筛选,降低了系统的IO吞吐量。预处理单元已经完成了仿真与验证。     

基于WSNs-SMS的低功耗水质检测系统设计

介绍了一种基于无线传感器网络（WSNs）和TC35i短信平台的低功耗水质检测系统。通过Zig Bee无线技术与GPRS通信技术的无缝链接,实现对水温、pH值、溶解氧、电导率、浊度、水位等数据的定时采集、处理、存储和远程通信。经过实验测试,结果表明：节点工作电流不超过60 mA,节点通信距离可达800 m左右,系统工作稳定,通信效果理想。