无线传感器网络分簇路由协议的研究与应用

无线传感网是由许多具有计算能力的智慧无线节点组成的网络,这些无线传感节点负责收集周边环境的各类数据进行汇总处理,使得人们可以实时获得大量可靠的信息.在无线传感网络中,网络协议设计的主要目的是降低网内节点在通信上的能耗,从而延长网络的工作寿命.本文以分簇路由协议为研究对象,对国内外典型的分簇路由协议进行分析和比较,分析分簇路由协议存在的问题,并预测未来发展的趋势.     

用于传感网功率控制的并行传输MAC 协议

针对无线传感网（WSNs）中节点间不对称的发射功率引起的隐藏节点和暴露节点问题,提出一种用于传感网功率控制的MAC协议（MAC4PC）.该协议采用邻节点向量表对邻节点的状态及当前会话的信息进行记录,并设计了相关的控制帧收发时序和干扰度判断准则,以保证新建立会话与当前会话互不干涉,从而实现暴露节点的并行传输.仿真结果表明,与802.11 DCF协议、SB-FSMA/CA协议以及GLPCB-PMAC协议相比较,MAC4PC协议提高了网络平均吞吐量,降低了节点平均能耗和数据分组的平均传输时延.     

物联网开放环境多源异构传感数据低能耗采集

物联网开放环境存在大规模异构数据,增加了传感数据采集的能耗,且容易导致采集误差。为此,提出了物联网开放环境多源异构传感数据低能耗采集。利用数据采集时间、负载均衡度和数据采集过程中的能量损耗为评价函数。并在此基础上构建数据采集分配模型,之后布置相关传感网络节点,收集数据信息。构建传感器节点优化部署模型,优化网络信道分配,降低数据采集能耗,以此达到低能耗数据采集的目的。实验验证表明,使用该方法对数据实施采集,当丢包率达到15%时,数据采集误差为0.03m。平均能量消耗为0.524 J,平均节点存活数量为141个,平均采集数据量为2.18 × 103 bit,该方法优化了数据采集误差和网络信道的分配性能,有效降低了传感数据的采集能耗。     

基于多反应节点下WSANs路由协议研究

针对多个反应节点环境中现有无线传感器网络路由协议不能完全满足无线传感反应网络（WSANs）对能耗和实时性需求的问题,利用J-Sim对WSANs的仿真功能,设计并实现适应单反应节点选择模式的WSANs路由协议BHOER,给出仿真数据及性能分析,实验结果表明,BHOER较好地满足WSANs的应用需求。     

无线传感网移动数据采集效果提升方法

【目的】为了进一步提高无线传感网移动数据采集效果,提出了基于最小生成树的无线传感网移动数据采集效果提升方法。【方法】利用无线传感网络计算信息熵权重信息、节点势值构成等势线,采用LEACH法对节点数据聚类划分,得到的聚类结果结合克鲁斯卡尔( Kruskal)算法构成最小生成树,并依据最小生成树分配数据收集时隙,至此完成了无线传感网移动数据采集效果提升。【结果】仿真结果表明,所提方法的数据采集误差小、数据采集能耗量均在0.06~0.07的最佳区间内、数据采集的延时率低于20％。【结论】由此证明了所提方法提高了移动数据采集效果和利用率,满足了人们对移动数据采集的需求。     

基于散列值的以数据为中心路由协议

无线传感网络难以直接采用TCP/IP路由协议,须建立专用以数据为中心的路由协议.已有的以数据为中心的路由协议并未采用对节点全网标号.网络中传感节点在收到不同节点转发过来报文的时候难判断数据是否来自同一个汇聚节点.传统的基于IP的全网统一标识方法暂时无法适合无线传感网络.提出了一种新的节点标识命名机制,根据节点对自身的描述,通过某个散列函数生成一个散列值来标识节点.各节点描述不一致,使得标识节点自身的散列值也不一致.用此方式为节点生成一个全网统一标号.在此新的命名机制之上,提出了一种新的以数据为中心的路由协议.最后在MATLAB上仿真验证了本路由协议的性能,证明本路由协议随着网络规模的增大,各方面的优势更加明显.     

稀疏水下传感网中AUV数据移动收集技术研究

由于水下传感器节点的水声通信距离有限、价格昂贵,水下传感器网络中一般采用稀疏方式部署,因此很难保证整体网络的连通性及数据采集效率。自主水下航行器AUV（Autonomous Underwater Vehicle）作为天然的移动数据采集平台,可以弥补固定Sink节点数据采集方式的缺陷。提出了一种基于移动AUV的水下传感网移动数据收集机制。以AUV覆盖区域内的传感器节点作为临时Sink节点,其他传感器节点以临时Sink节点为根节点,采用最小生成树MST（Minimum Spanning Tree）方法将传感数据传输到这些临时Sink节点,然后通过临时Sink节点将汇聚数据传输给AUV。随着AUV的自主移动轨迹,水下传感网的传感数据都能简单高效地被收集起来。仿真结果验证了该方法在保证网络能耗的前提下提高了数据采集效率。     

Sink节点移动的三维无线传感网数据收集算法研究

为克服三维静态无线传感网中的能量空穴问题和提高网络生存时间,考虑Sink节点移动,提出一种Sink节点移动的三维无线传感网数据收集算法(DCA-TWSN),在DCA-TWSN中,提出三维环境下的正方体网格划分方法,建立包括Sink 移动路径选择约束、数据流量约束、能耗约束、链路约束等约束条件的数据收集优化模型,采用最优化方法求解已知Sink节点移动路径的数据收集优化问题,采用修正的蚁群算法求解Sink节点的移动路径问题,获得最优方案。仿真结果表明:不管Sink节点的最大数据收集跳数和传感节点数量如何变化,DCA-TWSN都能寻找到较优的移动路径和数据传输方案,从而提高了网络生存时间和传感节点的平均数据传输率,降低了移动路径长度、平均节点能耗方差和丢包率,比RAND、GREED和EDG-3D更优。     

WSAN多反应节点多传感节点模型的数据传输算法

无线传感反应网络由传感节点和反应节点组成,传感节点将监测到的数据发送到反应节点时,通常采用单反应节点传输模型或多反应节点传输模型.针对最近为提高系统容错能力而提出的一种新的多反应节点多传感节点模型,提出了传感节点发送数据到反应节点的基于组播的新算法.实验证明这种算法可以有效地降低数据传输能耗,从而在提高网络容错能力的同时,改善系统的能量有效性.     

采用自供电无线传感网络的电线安全监测系统

电线故障会引起火灾,对电线温度、电流进行在线监测能预防事故发生。设计了采用自供电无线传感网络的电线安全监测系统,系统由传感节点、中继节点、路由节点、服务器和客户端组成。采用自供电技术解决无线传感网络监测系统中传感节点不能持续供能的问题,对传感节点工作状态进行控制以降低传感节点能耗,传感节点具有体积小、能耗低、不用更换电池等特点。分析自供电条件下,无线传感网络的网络结构,引入中继节点,延伸通信距离。将系统用于电线安全监测,该系统通信可靠、工作时间长、数据实时、人机操作方便,为电线安全的监测提供了技术支持。     

基于网络编码的传感器网络信息交换算法研究

在以数据为中心的无线传感器网络中,节点间的信息交换问题越来越受到研究者的关注.信息交换的效率反映了网络的服务质量,甚至直接影响到网络的生命周期.立足于分簇的无线传感器网络,分类总结了簇节点拓扑模型,提出了基于网络编码的无线传感器网络簇内信息交换算法.在理论分析和仿真实验的基础上,将网络编码算法与传统信息交换算法进行了比较和总结,深入分析了其性能优劣和适用场景,并展望了信息交换算法未来的研究方向.     

传感器网络下机动目标动态协同跟踪算法

对传感器网络下的机动目标跟踪问题提出一种分布式传感器节点动态分簇、协同跟踪算法. 通过在线优化目标跟踪的性能函数和通讯代价, 自适应地选择节点并动态分簇, 通过多传感器节点的协同感知以及信息融合提高了跟踪精度. 由于问题的非线性和传感器节点的随机性, 本文基于粒子滤波器在线预测和估计目标状态的概率分布, 使用混合高斯粒子滤波器以及选择最短路径用于传感器节点之间的信息交换节约了通讯能量, 通过一种有效的粒子方法逼近目标状态的预测方差以实现传感器节点的最优选择. 仿真结果表明, 与 IDSQ 算法相比较, 本文提出的动态分簇算法实现了对机动目标的高精度跟踪.     

基于数据交换的传感器网络低功耗路由算法

由于在敌意或恶劣环境下,传感器网络节点的能量无法补充,研究节点能量用尽时,如何交换工作节点和睡眠节点的工作模式有重大意义。基于节点整体交换算法,提出了数据交换算法,新算法采用正方形网格剖分方法,对收集信息区域进行剖分,当网格某节点能量用尽时,进行节点数据交换。理论分析与实验测试结果表明：新算法能有效延长整个传感器网络的生命周期,并在时间复杂度与空间复杂度方面比整体交换算法具有更优性能。     

无线传感器网络的研究进展

随着传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术的迅速发展,无线传感器网络应运而生.由于无线传感器网络的广阔应用前景,它已经成为21世纪的一个新研究领域,在基础理论和工程技术两个层面向科技工作者提出了大量挑战性问题.从2000年开始,国内外无线传感器网络的研究日趋热烈,取得了大量研究成果.从无线传感器网络的网络通信技术、基础设施技术、中间件技术、数据管理技术、节点及其嵌入式软件技术等5个方面系统综述了无线传感器网络的研究进展,讨论目前存在的问题和需要进一步研究的方向,并提供了广泛的参考文献.     

用于多跳无线传感器网络的能量有效数据转发协议

为了增加无线传感器网络的寿命,必须尽可能地节省节点的能量.节省能量最显著的方法就是在节点不参与数据传输时,使其无线模块处于睡眠状态.本文提出了一种适用于无线传感器网络的可靠、能量有效的数据传输（REEGF）协议.此协议通过使网络节点的唤醒模块工作于周期性的侦听/睡眠方式,当节点有数据业务时,利用节点的唤醒模块把节点的一跳邻居节点同步唤醒,确保数据被及时、可靠地发送.通过采用类似于RTS/CTS的控制信息交换方式和发送忙音, REEGF协议有效地避免了数据传输的隐藏和暴露终端问题.基于节点的位置, REEGF协议采用竞争的方式,选取朝着目标SINK节点前进距离最大的邻节点,作为中转接收节点,实现了路由、MAC和拓扑管理的有机结合,节省了节点的资源.分析表明,在网络节点密度适度的情况下, REEGF协议的可靠性、能量消耗和链路建立时延显著地优于文[8]提出的GeRaF协议.     

基于单片机的温湿度pm2.5检测仪

为让人们了解到空气质量,该设计利用单片机、温湿度传感器和PM2.5检测模块构成的检测仪,可将空气中温湿度、PM2.5浓度数据实时采集。检测仪分为温湿度检测与PM2.5检测两大部分,采用温湿度传感器DHT11检测空气中的温湿度参数,采用粉尘检测传感器GP2Y1010AU0F测量空气中的PM2.5浓度,然后将收集到的信号经过A/D转换为单片机可辨别的信号,最后在液晶显示屏上显示出数据,从而用来监测PM2.5的含量。     

基于FPGA和ARM的彩色图像处理系统

本文设计了一种基于ARM和FPGA的彩色图像处理系统,实现彩色图像数据的快速采集及传输.文章在介绍了系统的基本组成及原理的基础上,主要阐述了FPGA图像数据采集的方法,FPGA与ARM数据交换的方式,并介绍了以太网数据传输的实现方法,并进一步给出了实验的数据及结果.本文研究的彩色图像数据快速采集传输系统应用在农业机器人的视觉传感系统中.     

多媒体传感器网络及其研究进展

作为一种全新的信息获取和处理技术,多媒体传感器网络较之传统传感器网络更多地关注于音频、视频、图像等大数据量、大信息量媒体的采集与处理,在军事、民用及商业领域中具有广阔的应用前景.介绍了多媒体传感器网络的概念与特点,着重探讨了多媒体传感器网络所面临的挑战与国内外的研究进展,最后分析了当前亟待解决的问题,并展望了其未来的发展趋势.多媒体传感器网络是一种新的概念系统但也存在较多的问题需要解决,其研究具有很强的理论意义和实用价值.     

语义物联网中链接传感器数据发布系统

针对传感器网络数据的表示和传输标准不统一以及单一数据资源无法满足应用程序的需求问题,提出将传感器网络数据发布为链接传感器数据的方法。在分析已有链接传感器数据发布方法的基础上,首先利用本体标注技术为传感器网络数据添加语义信息,然后提出基于继承关系概念组集的关联数据查询处理方法以找到相关Web数据集(RWD)和基于启发式属性的图相似性比较方法实现传感器网络数据与相关Web数据的链接,最后构建了一种链接传感器数据发布系统(LSDPS)。通过与其他经典链接传感器数据发布系统比较,表明本系统将建立与相关数据的链接的准确率提高了9%。将传感器网络数据发布为链接传感器数据,使得应用程序不仅可以理解和利用传感器网络数据,而且可以根据链接传感器数据集间的资源描述框架(RDF)链接获得更多相关资源。     

传感器网络及其数据管理的概念、问题与进展

传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,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,传送到这些信息的用户.传感器网络是计算机科学技术的一个新的研究领域,具有十分广阔的应用前景,引起了学术界和工业界的高度重视.介绍了传感器网络及其数据管理的概念和特点,探讨了传感器网络及其数据管理的研究问题,并综述了传感器网络及其数据管理的研究现状.