嵌入式无线传感器网络的应用与研究

无线传感器网络是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域,被认为是21世纪最重要的技术之一.本文采用当前流行的微处理器芯片AT91SAM7S256、射频芯片CC2420、GPRS模块MC39i、温度传感器TMP05和加速度传感器ADXL202实现无线传感器网络节点的硬件设计,并在软件设计方面进行深入的研究.最后给出一个应用实例一蓝牙技术在无线传感器网络中的应用.     

基于PSoC的无线传感器网络节点设计

无线传感器网络节点的优劣直接关系到无线传感器网络的生存周期及其传递的数据的可靠性.用PSoC(可编程片上系统)作为处理器模块的处理器,运用于无线传感器网络节点的设计之中,使无线传感器网络节点降低功耗,缩小体积,提高可靠性,降低成本,增加生存周期,缩短开发周期.论文首先简单介绍了PSoC独特的内部资源及其特有的功能,然后详细阐述了采集环境的温度和湿度的无线传感器网络节点的硬件电路和处理器模块的软件设计方案.最后给出了实验结果,其实测结果表明设计的传感器系统性能良好.     

无线传感器网络的链路分析与建模

无线传感器网络的链路通信质量对上层协议及定位算法有重要影响.在网络仿真软件中,对信道和链路的过分简化会影响协议或算法的可靠性.本文通过在伯克利Mica2 Motes[1]上的大量实验,分析了无线链路的各种非理想特性,包括时空特性、不规则连接单元和链路不对称性等.通过解析和实验分析相结合的方法对信道和链路质量进行了建模,该模型可以应用于改善仿真工具中的物理层和链路层模型,帮助我们更好地理解上层协议的性能.     

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。     

基于无线传感器网络的智能家居系统的应用

利用无线传感器网络设计智能家居系统﹐可以使家居系统更加智能化和人性化。基于此,文章首先介绍了无线传感器网络,然后分析了基于该网络的智能家居系统的设计方案。从分析结果来看,该系统具有较好的可扩展性和性价比,能够更好地满足室内家居的智能控制需求。     

基于无线传感器网络的智能家居系统的应用

利用无线传感器网络设计智能家居系统﹐可以使家居系统更加智能化和人性化。基于此,文章首先介绍了无线传感器网络,然后分析了基于该网络的智能家居系统的设计方案。从分析结果来看,该系统具有较好的可扩展性和性价比,能够更好地满足室内家居的智能控制需求。     

基于无线传感器网络的医药监控系统

根据目前无线传感器网络的发展趋势,结合有线和无线通信网络以及嵌入式系统技术,提出了一种基于无线传感器网络的医药监控系统设计与实现方案.本系统在硬件设计上选用基于ARM7核的32位低功耗微控制器S3C44BOX作为硬件平台的核心,外围电路主要包括存储器系统、串行通信接口、以太网接口、时钟系统、温度监控电路和串口扩展单元以及标准接口单元.     

基于WIFI+GPRS的无线传感器网络监控系统

传感器网络是一个将传感器技术、嵌入式系统、通信网络技术相结合的网络,实现数据采集、无线定位、远程监控、设备管理等功能,结合ZigBee、WIFI、GPRS等无线网络的优点,构建一个异构无线传感器网络,实现无线网络和移动通讯刚络的远程数据采集、定位与控制、异常事件报警,系统通过无线传感器终端节点进行数据采集,利用具有接收、转发数据助能的无线网络接收,实现异构网络终端设备间的数据交互与共享,达到无线定位,短信报警、上位机软件监控的目的．     

无线传感器网络节点的电压监测

电池供电的无线传感器网络节点在电量不足时,节点上的有源器件不能稳定工作。基于网络节点中的CC2430/31芯片,在Zig Bee协议栈中添加定时功能,使以电池供电的节点能够周期性地采样电池电压并进行判断,当电压低于预先设定的报警低限时,利用LED灯的闪烁进行报警。同时该节点进入非正常工作状态,断开与网络的联系,以保证其他节点交互信息的可靠性。     

一种用于无线传感器网络的模块化设计方法

针对无线传感器网络应用多样化的特点,建立了基于ZigBee技术的无线传感器网络节点与网关节点的模块化软、硬件设计方案。该硬件方案具有模块化与集成度高的特点,软件方案基于嵌入式操作系统进行多种功能的模块化设计,具有良好扩展性以及可维护性。实现了一种基于单芯片平台的传感器节点与ARM平台的网关节点,讨论了当前与未来适用的各种嵌入式设计关键技术。     

基于ZigBee技术的无线传感网的安全分析

无线通信技术和电子器件技术的快速发展，促进了由传感器组成的无线传感网（WSN）的应用。在大多数应用环境中，用户对WSN的安全性有很高的要求，因此，安全成为制约WSN进一步广泛应用的关键。然而，新兴的ZigBee技术在组网方面体现其安全性。本文对ZigBee技术在组网方式、安全结构、加密算法等安全方面进行了全面的剖析。     

无线传感器网络中基于博弈论的路由建模

在资源受限的无线传感器网络中,路径的可靠度,网络能耗和生存时间是路由问题中需要考虑的三个关键因素.我们把智能传感器节点在路由中联合优化以上三个因素的行为动机提炼为节点的理性偏好,基于该理性偏好,给出了一个动态路由博弈模型.针对该模型的博弈分析表明,对于节点个数有限的无线传感器网络,其路由博弈存在一个纯策略的纳什均衡且最优路径就是纳什均衡的结果.     

基于能量约束的无线传感器网络可靠性研究

针对传感器网络系统(WSN)对任务完成所需能量有约束的特点,首先建立了WSN系统的网络模型和任务模型,引入了能量权函数,建立了基于任务的无线传感器网络系统可靠性模型,最后针对无线传感器网络的典型层次簇拓扑结构,给出了建模实例。该方法为WSN系统的任务级划分与拓扑结构的选择和优化提供依据和参考。     

无线传感器网络的系统化自适应建模

无线传感器网络的系统能耗制约着全网络的综合应用能力,其中节点有限的能量从根本上影响着传感器网络效能。针对无线传感器网络的全局能耗问题,提出了基于径向基函数神经网络以及状态空间表达的系统化建模方法。考虑到无线传感器网络的拓扑结构与分级关系, 采用径向基函数神经网络自适应实时规划系统。鉴于各传感器节点对数据的不同处理方式与能耗密切相关, 对全系统能耗建立系统化矩阵模型。仿真分析表明该模型可根据实际应用背景调整设置完成全局优化。     

无线传感器网络中面向应用的信息精确度与能耗的建模与分析

以最小的能耗代价取得用户所需的精确信息是无线传感器网络的一个主要目标.针对一类具体的应用,利用测量数据间的时域相关性分析了信息精确度与观测频率以及能耗与观测频率的关系,构建了信息精确度与能耗的关系模型.理论分析和仿真试验结果都表明:虽然信息精确度和能耗都随观测频率的增大而增大,但是,当观测频率增大到一定程度后,信息精确度的增量变得非常小,而能耗却持续增大.     

一种基于无线传感器网络的路由Agent机制

提出一种能够实现高效节能路由机制的软件代理结构,在Agent推理模块部分引入遗传算子,基于聚类首领个数、与基站直接通信的距离以及聚类后的通信距离等设定适应值函数,设计一种新的基于遗传策略的路由代理算法RAGA(Routing Agent using Genetic Algorithms),仿真实验表明算法的正确性和效率性.     

无线多媒体传感器网络通信流特性分析与建模

近年来对网络通信流的测量研究颠覆了传统的以柏松(Poisson)理论为基础的通信模型;许多文献报告了现代数据通信流具有自相似特性;然而,对无线多媒体传感器网络通信流的统计特性和自相似现象还少有研究;文章通过数学分析和仿真的方法深入分析和研究无线多媒体传感器网络通信流的主要特性,包含概率统计特性和自相似特性等;在此基础上,提出一种Rayleigh小波模型,用于刻画无线多媒体传感器网络通信流,并通过仿真数据和模型数据的概率特性和自相关特性的分析,证实Rayleigh小波模型能很好地反映无线多媒体传感器网络环境下通信流特性;这些研究成果为研究、设计在无线多媒体传感器网络环境下高效的协议机制和建立通信模型奠定了基础.     

无线传感器网络分析与仿真

计算机仿真是通信网络研究的有效评估方法之一。无线传感器网络强调对目标现象及其属性的实时感知能力，支持对感知信息的本地处理和节点间协同处理，而传统网络仿真平台并不支持。从网络体系结构和典型应用场景入手，分析无线传感器网络仿真需求，提出结合传统网络通信性能、能耗控制和基础功能实现的网络性能评价指标，并给出基于NS-2的扩展设计和实现。     

基于无线传感器网络的智能家居系统

无线传感器网络通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息;而智能家居系统的设计是要在家庭内部以家庭总线的方式构建一个相当于住宅神经的家庭控制网络;本文把传感器网络引入到智能家居中,设计了一个基于传感器网络的智能家居系统。     

基于父亲树的无线传感器网络路由协议

对当前无线传感器网络的路由协议进行分类,指出其各自存在的缺陷或不足。尤其针对于LEACH及其改进的相关协议,参照无线传感器网络路由协议的需求——能量优先、以数据为中心等,提出了一种基于父亲树的路由协议,具体描述了其簇头节点的选取流程、新节点的加入和选路的机制。最后给出该方案的可行性分析,并与LEACH协议做了能量消耗的比较,结论证明,该方案能较好满足无线传感器网络路由协议的各项需求,在能量消耗方面优于当前主流的IEACH协议。