一种改进的无线传感器网络节能MAC协议

无线传感网络（WSN）广泛运用于军事和民用,WSN由许多无线传感器节点组成,为战场、恶劣环境等区域提供信息采集和传递的方法。由于节点位置大多具有高危险性而不便接近,对节点能量提出了越来越严格的要求。一方面需要更好的供电模块,一方面则需降低节点能耗。本文针对低占空比网络,分析了基于MAC层的几种协议并提出一种改进方案,以达到降低网络能耗,延长网络寿命的目的。     

基于WSN和RS的四维环境数据同化技术研究

目前常规环境监测所采用的地面布点采样分析,具有耗时费力且缺乏空间连续性等缺点,针对于此,研究了基于WSN和RS的四维环境数据同化技术,采用空间插值法,对某时刻与WSN节点对应的遥感环境参数进行空间插值,获取环境参数的空间分布规律;将WSN与RS环境参数采用最优插值法进行数据同化,获得遥感环境参数与WSN实测数据的关系函数;在时间连续的某时刻,利用WSN实测数据和同化关系函数获得对应观测点的遥感环境参数,并利用空间插值方程,获得空间连续的遥感环境参数,解决了环境监测中时空不连续的难题,填补了国内环境监测领域的空白。     

具有供电源自动切换功能的WSN节点供电系统

针对一般太阳能供电系统中电池充放电频次高、太阳能电量利用率低的问题,设计了一种具有供电源自动切换功能的WSN节点供电系统。该系统能自动检测并分析太阳能电池板输出电压值与设定阈值大小关系,由单片机根据分析结果控制供电源在太阳能电池板与充电电池之间自动切换。系统具有基本的电池充电及放电保护等功能。测试结果表明:该系统能在白天光照适合时有效降低电池充放电频次、提高太阳能电池电量利用率,可为野外环境中的WSN节点提供持续稳定的5 V和3.3 V工作电压,电压值平均偏差小于3%。     

基于MC9S12XS128和LTC6803-4的WSN节点光伏充电管理系统

针对太阳能的特点和锂电池的特性,设计基于MC9S12XS128和LTC6803-4的WSN节点光伏充电管理系统,设计锂电池组充放电、温度检测、电压采集和均衡控制等硬件电路,编写相应的底层软件,将电池电压、充放电电流、电池温度的采样值与实际值进行比较,验证采样值的准确性,同时分析均衡控制的效果.实验结果表明:设计的光伏充电管理系统运行安全、可靠,能为WSN节点提供稳定的能量来源.     

基于RBF神经网络的WSN前端网络节点选取算法

为降低无线传感器网络(WSN)的能量消耗和减少节点采集信息冗余,提出一种基于RBF神经网络的WSN前端网络节点选取算法,通过将无线传感网络的分簇路由ERC协议与RBF神经网络联结起来,运用神经网络异或运算对WSN前端节点的选取,使得信息冗余节点休眠,减少网络中节点工作个数,降低节点能量损耗,从而延长网络寿命。经仿真测试,该算法可以有效选择节点,同时还验证了本算法在环境温湿度监测等方面的时效性。     

传感器网络节点分层动态ID分配算法

集成了传感器、微机电系统和网络3大技术而形成的无线传感器网络（WSN）是一种全新的信息获取和处理技术。无线通信模块是WSN节点最耗能的部件,节点标识是WSN节点每次通信必不可少的,减少发送数据量能够明显提高节点使用寿命,从匿名网络的角度考虑传感器网络节点分配问题,在分析了现有未知匿名网络标识分配算法缺陷的基础上,指出命名算法实现过程的3个阶段,并提出一种新的具有高效节能特性的分布式传感器网络节点分层动态ID分配（LDIA）算法,应用NS2仿真环境对该算法进行了验证,并同DFS算法、0—1-Split算法、L—P算法以及W＆L算法对比,仿真研究结果表明,该算法不仅能够满足WSN部署方便、成本低廉、灵活的可扩展性,而且具有高效、节能等特性。     

金属花岗岩复合材料抗高速弹体侵彻试验研究

针对高速动能弹的侵彻现象,对高速动能弹的遮弹材料金属花岗岩复合材料(MGCM)开展了试验研究. 研究表明:MGCM具有抗拉、抗压、抗剪强度高、冲击韧性高等优点,具有较好的抗弹体高速侵彻能力. 其高强、高冲击韧性、内部极不均匀等特性使弹体在侵彻过程中受力环境极为恶劣,容易发生磨蚀、弯曲、破碎、解体、侵彻轨迹偏转等现象,是较为理想的遮弹材料.     

恶劣海况下的船舶电力推进系统控制策略仿真

针对恶劣海况下电力推进系统常规控制策略适应性不足的问题,提出抗过旋控制策略.首先,分析恶劣海况下螺旋桨出入水现象对螺旋桨产生的推力和转矩的影响,提出恶劣海况下带动态限速模块的抗过旋控制策略(抗过旋控制策略#1)和带吸气(ventilation)识别模块的抗过旋控制策略(抗过旋控制策略#2),并在后者中设计三种吸气效应识别器来侦测吸气效应;然后,在Matlab/Simulink环境中搭建船舶电力推进控制系统仿真模型;最后,设计恶劣海况下的仿真实验,比较常规控制策略与抗过旋控制策略之间的性能优劣.仿真实验结果表明,在恶劣海况下,带吸气识别模块的抗过旋控制策略拥有优良的控制性能.     

基于复杂网络理论的WSN拓扑控制与安全维护

通过理论推导,得到复杂网络参数与无线传感器网络(WSN)网络容量的关系式.在关系式指导下,运用删减冗余边、添加长程边等方法,对WSN拓扑控制以提高网络容量.针对经过拓扑控制后具有小世界特性的WSN,提出一种考虑节点病毒传播强度的病毒传播局域控制方法.研究表明,拓扑控制可以有效提高WSN网络容量,通过对少量的重要节点免疫,可以节省免疫成本,提高WSN抗病毒攻击能力.     

基于Matlab的WSN定位算法仿真设计

在对比分析多种WSN定位算法原理基础上,重点讨论了基于matlab软件平台的仿真分析。得到了WSN节点分布、测距和定位的仿真程序及结果。结果表明,基于TDOA的WSN定位算法具有不需要节点间全局同步,具有节点功耗和成本低等优点。     

REET无线传感器网络路由协议

无线传感器网络是由大量传感器节点组成的自组织网络,具有密集性和随意分布的特点,可实现恶劣环境下的数据监测。根据网络的逻辑结构,可将面向WSN的路由协议分为平面路由和分层路由两种。典型的分层路由协议是LEACH协议和PEGASIS协议。树型无线传感器网络路由协议REET是在LEACH算法的基础上的改进,该协议可以有效降低节点能耗,使能耗均匀地分布在整个网络。     

异构无线传感器网络下的分簇时间同步算法

为了降低大型无线传感器网络的时间同步能耗,分析并计算了同步信息发送和接收过程中的时延组成,得出节点的时钟偏差,并利用线性回归法计算节点的频率漂移,在此基础上,将异构网络中的中继节点作为簇首,首先实现簇首与sink节点的时间同步,然后实现簇内的时间同步。分析表明,本算法同步误差只与传播时延和编解码时延有关,同时在同步过程中所需发送和接收的同步字节少,可以延长网络的生命周期。     

无线传感器网络能量优化的研究综述

针对无线传感器网络能量受限,每个传感器的网络生命时间都特别依赖节点的电池能量问题,以无线传感器网络体系结构为主线,总结了协议栈各层提高能量效率从而延长网络生命时间的主要技术手段,讨论了延长传感器网络生命时间的未来发展方向。     

一种连接WSN与Internet的多核嵌入式网关设计与实现

针对Internet与WSN这两种网络协议转换时网关的传输带宽受限问题,设计了一种多核嵌入式网关.使用双口RAM存储器CY7C026作为公共存储区域、ATmega128(L)单片机作为处理器模块、RTL8019AS网络控制器作为网卡模块、CC2420射频收发芯片作为无线通信模块;采用具有精简网络协议栈的Nut/OS实时操作系统作为软件平台.通过多个处理器并行处理数据方式,最终实现Internet与WSN无缝连接.实验表明,系统能够稳定运行,并有效地提高传输带宽.     

可存盲区WSN在森林防火中的覆盖模型研究

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSN）在森林防火中的应用已经得到了充分的发展,怎样实现最可靠、最低成本的网络系统是较为关键的问题。文章根据无线传感器网络的完全覆盖模型和森林防火的实际情况,提出了可存盲区的WSN覆盖模型。通过模糊度的设置提高了传感器节点的单位覆盖面积,在相同的监控区域下使用较少的传感器节点覆盖了整个区域,从而大大降低了系统的成本,为系统的可实现性提供了保障。     

WSN中带有分布式入侵检测的分簇路由协议

在无线传感器网络中,基于分簇的路由协议在节能、数据预处理等方面有突出表现.但是,由于其通信的可靠性和安全性在很大程度上依赖簇头,造成了严重的安全隐患.为了解决这一问题,提出了一种带有分布式入侵检测的分簇路由协议DID(distributed intrusion detection).该协议通过发动无线传感器网络中的普通节点,利用预置密钥识别入侵簇头.实验结果表明,DID的能量消耗与入侵节点容忍度呈线性关系,与经典的分簇路由协议相比,额外能耗很小.     

基于量子遗传算法的无线传感网络路由优化

考虑到无线传感网络(WSN)传感器节点的能量有限性,分析了WSN的网络模型和能量模型,提出一种基于改进量子遗传算法的路由优化算法.利用复杂连续函数测试,验证了算法的性能和可行性.经仿真分析,证明该算法应用于WSN路由优化问题时,能更快速和更稳定地求解最小能量代价的数据传输路径,从而减少WSN传感器节点的能量消耗,延长整个WSN网络的使用寿命.     

基于无线传感器网络的森林火灾模型参数估计

针对森林火灾形势复杂不利于搜救的特点,提出将无线传感器网络应用于森林火灾检测,建立准确的火灾模型,对森林火灾位置和强度进行估计预测.研究了利用无线传感器网络节点进行自适应采样数据的方法和建立高斯空间多峰火灾模型理论方法,并将最大期望算法(EM)和多分辨率搜索算法(MR)相结合,提出用EM-MR算法对火灾模型进行参数估计.通过仿真实验比较,结果表明该模型能较准确地描述森林火灾现场,EM-MR算法在保证估计精度的基础上降低了计算复杂度,证明了方法的有效性.     

基于分簇的无线传感器网络时间同步方法

对传统的无线传感器网络的时间同步协议进行分析,结合无线传感器网络能量使用要求高的特点,设计一种适合WSN的时间同步算法.在分簇的基础上在簇内建立一个回路,回路上节点顺序单向同步,簇头可以实时监控同步的进行,以实现能量节省的、健壮的协作同步模式.对比实验结果表明,该算法在保证同步精度的前提下可以有效减少通信开销,节省了节点能量.     

多输入多输出的异构无线传感器网络时分多址调度算法

针对基于多输入多输出技术的无线传感器网络中节点接入信道过程复杂、容易产生碰撞等问题,提出了采用异构无线传感器网络模型和基于该网络模型的集中式时分多址调度算法．网络模型中的节点分为普通节点和带有多天线的特殊节点,节点被分为多个簇,特殊节点担当簇头角色,且在特殊节点间建立树形路由．该网络模型有效解决了分配时隙时节点的传输方向性问题．基于该模型的时分多址算法首先根据特殊节点的冲突节点度大小为节点染色,然后根据节点的数据包数与距基站跳数的乘积确定节点分配时隙的先后次序．实验结果表明,该算法可以有效避免冲突,提高时隙利用率,具有时延小、吞吐量大、适用于基于多输入多输出技术的无线传感器网络等优点．