主动式移动传感器网络实验平台建模

基于生活环境监控、探索通过危险区域的安全通路、火灾中被烟雾围困的受害人的营救等不确定环境下的应用需求,在研究了传感器网络和机器人技术的基础上,展示了主动式移动传感器网络的概念,提出了一种主动式移动传感器网络的模型,并建立了主动式移动传感器网络的实验开发平台.     

WSN目标入侵节能检测算法研究

无线传感器网络是能量受限型网络,提高能量效率、延长网络寿命是无线传感器网络设计的重要目标。为了延长设防区域无线传感器网络寿命,并且确保无线传感器网络能够检测到入侵目标,提出利用一种圆环状的辐射扫描波来检测入侵目标。通过理论分析和仿真,结果表明,警戒系统使用辐射扫描算法的网络寿命比周期休眠算法更长。     

基于ARM的建筑能效数据采集机器人设计

设计了一种应用于建筑能效数据采集的室内履带机器人。该履带机器人在室内环境中通过无线传感器网络和惯性导航系统联合定位的策略,到达目标位置采集无线传感器结点信息,最终完成建筑物内部的建筑能效数据采集任务。采用ARM系统的设计方案,使用电子罗盘、加速度和转速等传感器,结合无线传感器网络的RSSI技术实现了机器人的行驶和定位功能。     

改进粒子滤波在WSN辅助机器人定位中的应用

针对无线传感器网络(WSN)辅助机器人定位问题,提出了一种改进的粒子滤波算法。为提供精确定位,在粒子滤波算法中引入节点置信度概念,给出了节点置信度的数学表达式,用于实现节点间的信息融合。新算法通过计算节点置信度,选择置信度高的节点参与辅助机器人定位;根据节点置信度,还可以确定每个节点对粒子更新的影响程度。开发了一种新的基于USARSim的无线传感器网络-机器人系统仿真平台,利用平台对新算法进行了验证。仿真实验结果表明,提出的算法机器人定位精度高,粒子滤波收敛速度快,仿真平台符合无线传感器网络辅助机器人定位研究的需要。     

危险气体泄漏源搜寻多机器人系统的设计与实现

危险气体泄漏源搜寻是仿生嗅觉技术的重要应用领域之一.为了提高气体泄露源定位的效率和准确性,设计并实现了一种基于无线传感器网络的气源目标搜寻多机器人系统.该系统由多个嗅觉机器人组成,每个机器人作为无线传感器网络节点实现信息交换,协同工作,实现危险气体泄漏源的定位.嗅觉机器人以DSP处理器(TMS320F28335)为控制核心,对MOS气体传感器和风速传感器的输出信号进行融合,设计了浓度梯度与风速信息相结合的单一气体泄漏源搜寻算法.当嗅觉机器人完成气源定位时将发出警报,其他机器人利用装配的麦克风阵列和声源定位算法实现对泄漏源的间接定位.最后,为了说明所设计的多机器人系统对气体泄露源定位的有效性和准确性,本文设计了针对单一泄露源的气源搜寻实验进行验证.     

无线传感器网络路由算法仿真模型的研究

随着计算机技术、网络技术、无线通信技术的发展,当前在通信领域形成了一种无线传感器网络,无线传感器网络有诸多优势和功能,应用范围非常广,因为自身的特点,使得无线传感器网络的发展、技术等面临着新的挑战。无线传感器网络从组成到功能均和传统的无线通信网络不同,无线传感器网络的路由算法在不断地创新和突破。在无线传感器网络路由算法的设计中,需要将所有的资源高效利用放在首位,建立路由计算仿真模型。针对无线传感器网络路由算法的仿真模型进行了研究分析。     

OMNeT++平台上无线传感器网络仿真系统的研究*

仿真系统对于无线传感器网络尤其是大规模无线传感器网络的性能评价是必不可少的。通过仿真,人们能够在一个可控的环境里研究无线传感器网络,观察由不可预测的干扰和噪声引起的节点间的相互作用,减少投放后的网络维护工作。OMNeT++是一款开源的、基于组件的、模块化的开放网络仿真平台。在OMNeT++平台提供的网络仿真基础类库和开发环境的基础上,紧密结合无线传感器网络自身特点,从仿真模型、实现机制和应用场景等方面设计了无线传感器网络仿真系统,并在Linux操作系统上编程实现。通过实验验证,该仿真模型可以正确仿真MAC     

竞争型无线传感器网络MAC层协议性能分析与优化

无线传感器节点对电池能量的依赖性很强,用最少的能量完成网络通信是无线传感器网络的研究重点.竞争型无线传感器网络MAC协议(如S-MAC)主要通过牺牲吞吐量和时延来节省能量.文章提出了一种全新的无线传感器MAC协议--BS-MAC.BS-MAC在S-MAC休眠/侦听制的基础上实现了数据的双向传输,提高了系统性能.理论分析和仿真结果表明,BS-MAC在维持合理的能量损耗的前提下,可以增加系统吞吐量,降低时延,性能优于S-MAC.     

机器视觉的灾后救援机器人越障系统设计

为了辅助救援人员更好地完成灾后救援工作,设计了一种基于机器视觉、多传感器耦合的灾后救援机器人越障系统.通过机器视觉系统获取障碍物图像信息,多传感器耦合获取灾后现场环境信息,采用VC++编程,借助OpenCV库对障碍物图像进行一系列数学形态学的处理,利用图像处理得到障碍物数字图像信息,并实时地传输到控制端,控制机器人进行越障救援.该系统成功地控制机器人快速的越障试验,表明了它具有较强的地面适应性和越障能力,满足灾后救援机器人系统的要求,具有一定的应用价值.     

面向无线传感器网络的无线携能通信研究

能量受限是无线传感器网络应用的瓶颈问题,为了使无线传感器网络获得稳定持续的能量来源,提出将无线携能通信（ SWIPT）技术应用到无线传感器网络中。基于时分多址（ TDMA）的通信方式建立了适应于无线传感器网络的无线携能通信系统新优化模型。通过凸优化问题的求解得到该优化模型的最优分配策略。利用仿真实验对无线携能通信在无线传感器网络中应用的可行性进行了分析,对方法的有效性进行了验证。     

无线躯体传感网络在井下人员搜救系统中的应用研究

在煤矿井下发生安全事故后,及时准确地获知井下作业人员的位置信息和健康信息至关重要。文章提出了一种将无线躯体传感网络应用于井下人员搜救系统的设计方案,详细介绍了无线躯体传感网络在井下的组网模式和躯体传感器节点的硬件设计。在矿井发生事故时,该网络可及时获得井下人员的生理信息,并结合井下人员搜救系统的定位功能制定出合理的营救方案,显著提高了搜救效率。     

Monitoring system of body movements for a bedridden patient

In this article a system to detect the physical behavior of bedridden elderly people is proposed. This system is used to prevent elderly people from falling down and injuring themselves. The basic idea of our approach is to measure the body movements of the person using an acceleration sensor. Based on the data measured, dangerous actions are recorded and warning signals to the care workers are generated via wireless signals. A feature of the system is that the sensor is compactly assembled as a wearable unit. Another feature of the system is that it adopts a simplified wireless network system. Owing to its network capability, the system can monitor the physical movements of many patients. The applicability of the system is now being examined at hospitals. This work was presented in part at the 10th International Symposium on Artificial Life and Robotics, Oita, Japan, February 4–6, 2005     

滑坡监测系统的无线传感器网络设计

滑坡是一种严重的地质灾害,对居住在山区的人们的生命和财产造成严重的威胁,滑坡监测系统可采用zigBee无线传感器网络技术和北斗卫星相结合对滑坡的状态进行监测。文章介绍了基于zigBee无线传感器技术的滑坡监测系统的实际应用方法,研制了包括普通节点和网关节点、面向滑坡监测的无线传感器网络节点,从而完成了滑坡参数的实时采集和传输。     

传感器网络数据库并行计算设计与应用

本文深入了解了国内外无线传感器网络领域目前的发展现状和发展动态,并对现有的无线传感器网络操作系统进行了大量的钻研,为研究无线传感器网络数据库打下了夯实的理论基础。论文从现有的无线传感器网络数据库分析入手,并着重设计和实现了基于TaraxOS无线传感器网络操作系统的数据库TaraxDB。然后基于对无线传感器网络数据库的分析,设计和实现了无线传感器网络数据库TaraxDB,设计实现了客户端查询的接收、解析和表示,数据库客户端与传感器网络之间发送查询和接收结果,数据库客户端与用户之间接收查询和提交结果。     

一种支持多分辨率查询的数据存储策略

减少空闲侦听是延长无线传感网络生命周期的有效途径。文章分析了无线传感网络在数据处理和数据传输时的能耗问题,提出了一种支持多分辨率查询的数据存储策略。该策略是将指定区域内所有无线传感节点的工作时槽以一种蛇形排列方式进行分配,使各节点周期性地进入睡眠或侦听状态。在任意时刻,有且仅有两个传感节点处于工作状态,既保证了系统的可靠性,又降低了系统的开销。仿真实验表明,该方法减少了空闲侦听,降低了传感器的能耗,有效延长了网络的生命周期。     

Design of a teaching pendant program for a mobile shipbuilding welding robot using a PDA

Teaching pendant is a handheld device by which a human can control a robot. The main functions of a teaching pendant are moving the robot, teaching it about the locations, running robot programs, and jogging the axes. A teaching pendant is usually connected to the robot by a cable. The cable connection and the size of the teaching pendant generally do not pose a problem when the robot controller is separate from the robot. However, a large teaching pendant connected by a cable is not suitable for a self-propelled mobile robot with an internal controller. This paper describes the communication network of a personal data assistant (PDA) as a wireless teaching pendant for a mobile shipbuilding welding robot with embedded controller system that welds and moves autonomously inside the double hull structure of a ship. A double hull is a closed structure that has only a few access holes. It is very difficult and dangerous to weld components inside a double hull structure because of fumes, poisonous gas, and high temperatures. Using a wireless teaching pendant has the following advantages: (1) there are no limits to the welding activities that can take place, (2) the safety level increases because no workers are in close proximity to the robot, (3) workers are far away from the dangerous environmental conditions, (4) it is possible to reduce the weight of the cable connected to the robot, and (5) it is possible to reduce the weight of the robot because of the reduced load of the teaching pendant and the cable. We demonstrate the functionality and performance capabilities of our wireless teaching pendant through field-testing experiments.     

基于嵌入式Linux的移动机器人控制系统设计

介绍了一个以嵌入式Linux系统为核心的移动机器人控制系统的设计与实现，阐述了运动控制与传感模块、主控制模块、人机交互界面和无线通信模块。该系统具有良好的可扩展性和可移植性。在无线通信模块中，集成了Zigbee协议，从而为无线传感器网络与移动机器人的协作性研究提供了可能。实验表明，该系统可以实现机器人的复杂控制。     

基于传感器网络与RFID的车载危险品监控系统

本文综合无线传感器网络与RFID技术的优点,提出了一种基于传感器网络和RFID技术的在运危险品监控系统,并详细介绍了系统的软硬件设计与实现。该系统对于运输重要物资或危险品的车辆,能够实现对物资信息和车辆上重要数据的实时监测、校准、记录和传输等功能。     

基于WiFi网络的可视化遥控搬运机器人设计

基于WiFi网络的可视化无线遥控搬运机器人,通过机器人安装的传感器实现数据采集,利用WiFi网络高速传输实时视频图像。采用WiFi网络通信可使控制端多样化,可用手机、电脑等具备WiFi功能的设备进行控制,此外,还可将机器人接入Internet实现更远距离的控制。本设计在S3C6410平台上移植了Linux操作系统,用于接收命令并对硬件设备进行控制,其中移植了MJPGstreamer作为视频服务器,BOA作为WEB服务器。     

Self-localization and obstacle avoidance for a mobile robot

This article presents a fast self-localization method based on ZigBee wireless sensor network and laser sensor, an obstacle avoidance algorithm based on ultrasonic sensors for a mobile robot. The positioning system and positioning theory of ZigBee which can obtain a rough global localization of the mobile robot are introduced. To realize accurate local positioning, a laser sensor is used to extract the features from environment, then the environmental features and global reference map can be matched. From the matched environmental features, the position and orientation of the mobile robot can be obtained. To enable the mobile robot to avoid obstacle in real-time, a heuristic fuzzy neural network is developed by using heuristic fuzzy rules and the Kohonen clustering network. The experiment results show the effectiveness of the proposed method.