一种用于人体传感器网络的接收器模拟前端

设计了一种用于人体传感器网络的低功耗接收器模拟前端,电路物理层信道利用人体进行通信,并采用了一种宽带信号传输技术,可以在0.8 V电压供电,100 mV输入敏感度条件下传输20 Mb/s的数据。片上的电压偏置电路提供了50Ω的输入阻抗。放大器采用了一种低压低功耗的Cascode结构,具有58 dB的增益,25 MHz的增益带宽积。另外采用了一种结构简单,功耗极低的电流反馈型Schmitt触发器。电路采用SMIC0.13μm标准CMOS工艺设计,面积0.02 mm2,供电电压0.8 V,功耗仅为2.2 mW。     

异构传感器网络能量空洞分析与避免研究

在无线传感器网络中,由于sink附近的节点承担远方节点数据的转发,故能量消耗较高,容易在sink附近形成能量空洞而使网络提前死亡.针对由初始能量较大节点充当簇头节点与初始能量较小的节点作为普通节点组成的异构分簇无线传感器网络,提出了不等簇半径工作能量空洞避免策略.策略的核心是让近sink的簇半径较小,而远sink的簇半径较大,这样,近sink部署的初始能量较大的簇头节点较多,因而能够减弱能量空洞的影响,以达到能量消耗均衡的目的.将能量空洞避免问题转化为在保证网络寿命满足应用需求约束前提下如何使部署的节点最小的优化问题,并详细给出了不等簇半径的取值与优化方法.理论分析与实验结果表明,所提出的策略对网络寿命与性能有较大的改善,对于异构传感器网络建设有较好的指导意义.     

冷库氨气无线监测系统与泄漏点定位方法

针对目前冷库氨气泄漏事故频发的现状,设计了基于无线传感器网络的冷库氨气监测与泄漏点定位系统,详细介绍了传感器节点、协调器节点的组成结构,提出了适用于冷库氨气泄漏定位的扩散模型和定位算法,并在不同的监测面积下进行了氨气泄漏定位模拟实验和算法对比分析。实验结果表明:质心算法的相对定位误差为11%左右,低于最近点法50%左右。相对于目前冷库普遍采用的超限报警方式,将无线传感器网络中的定位技术应用到氨气泄漏源定位中有着重要的作用,有利于快速找到泄漏点,及时解决冷库氨气泄漏事故。     

无线传感器网络基于路径的非均匀分布策略

无线传感器网络中多对一的数据传输方式导致节点负载的不均衡性,靠近汇聚节点(Sink)的节点要比远离Sink的节点消耗更多的能量,如此容易引发能量空洞问题。针对该问题,从网络数据的传递路径出发,根据网络中节点承担的路径数量的不同,平衡各层节点的能耗,提出感知节点覆盖率一致、内层路由节点与其所有外层感知节点数目相同的的非均匀分布策略,并通过仿真实验证明了该方法的有效性。     

无线传感器网络选择性DV-Hop定位算法

针对传统的矢量跳距(DV-Hop)定位算法平均定位误差大的问题,提出了一种具有选择性的改进DV-Hop定位算法。该算法首先剔除长距离信标节点信息,更新最小跳数与平均每跳距离,再次根据信标节点的实际距离和估计距离的误差进一步修正平均每跳距离。仿真结果表明:选择性DV-Hop定位算法能有效地减小平均定位误差,适应各种网络。     

车辆装载长度测量系统研发

车辆超长会影响车辆的通过性与行驶安全性,为准确测量车辆装载长度,研发了基于红外光幕传感器和光电开关、单片机及超声波测距传感器的车辆装载长度测量系统,对系统的软件程序和硬件系统进行了设计和调试,搭建了高速公路入(出)口模拟平台,对所研发的系统进行实验验证,实验结果表明:该测量系统的测量精度较高,由于采用了双基准触发机制,解决了高速路入(出)口车辆排队情况下的车辆装载长度的准确测量,该系统可以应用到高速路入(出)口处,可以配合其他几何尺寸测量系统与称重系统对车辆的超限情况进行全面的检测。     

基于能耗优化的AODV路由协议

在无线传感器网络中,为了优化和平衡各节点的能量消耗从而达到延长了网络寿命的目的,提出了一种基于能耗优化的AODV(E-AODV)路由协议。E-AODV优先选择剩余能量较高的节点参与路由同时选择能耗相对较小的路径作为路由,引进了被动更新路由和动态调整发射功率两种机制。NS-2仿真结果表明:与传统AODV相比,E-AODV降低了网络的整体能耗,有效均衡使用各节点的能量,延长了网络寿命。     

视频传感器网络中无盲区监视优化

针对监控区域存在障碍物的情况,从无线视频传感节点的有向感知特性出发,讨论了视频传感器网络覆盖效果与监控区域之间的相互关系.在此基础上,定义了视频传感器网络的无盲区覆盖模型.基于虚拟势场的工作原理,提出了一种适用于无盲区覆盖模型的覆盖率动态优化算法PFOFSA(potential field based occlusion-free surveillance algorithm).设计了PFOFSA中虚拟力的相互作用方法与监控节点运动规则,通过监控区域、重叠区域和遮挡区域之间的相互作用,逐步消除网络中的感知重叠区和盲区,优化视频无线传感器网络的覆盖率.最后,通过一系列的仿真实验分析了不同监控区域参数对PFOFSA算法的影响,验证了算法的有效性.     

卟啉传感器气体检测系统流量控制研究

针对目前卟啉传感器气体检测系统中采样气体流量控制的不足,提出了一种控制精度高、响应速度快、超调量小的流量控制系统。该系统利用增量式PID算法调整PWM脉冲信号的占空比,从而间接地改变直流电机两端电枢电压的大小,实现对采样气体流量的控制。流量控制精度为±1.5 cm3/min,且气体流量仅需15.6 s就能达到稳定。实验结果表明:控制采样气体流量,有助于卟啉传感器气体检测系统准确、快速地实现对目标气体的检测。     

基于改进粒子群优化的无线传感器网络定位算法

无线电干涉定位系统获取的干涉距离是4个传感器节点间距离的线性组合值.针对以两个节点间距离作为输入的传统定位算法无法直接利用上述干涉距离进行定位的问题,提出一种基于改进粒子群优化的定位方法.利用干涉距离的实验数据,分析比较了遗传算法和改进粒子群优化在无线传感器网络节点定位问题中的性能.结果表明,基于改进粒子群优化的定位方法的平均耗费时间远远小于基于遗传算法的定位方法,具有更高的优化效率.