无线传感器网络WSN硬件设计

传感器网络节点作为一种微型化的嵌入式系统,构成了无线传感器网络的基础层支撑平台。因为无线传感器网络大部分是采用电池供电,工作环境通常比较恶劣,而且数量大,更换电池非常困难,所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一,从无线传感器网络节点的硬件设计到整个网络各层的协议设计都把节能作为设计的目标之一,尽可能延无线传感器网络的寿命。本文介绍了无线传感器网络的概念、特点以及无线传感器网络节点的组成,重点分析比较节点各组成单元各种常用芯片的特点,并且始终将低功耗作为比较的重要标准之一。     

无线传感器网络中高能效路由技术研究

无线传感器网络是当前计算机网络研究中一个极为重要的研究领域，具有广泛的应用前景。然而．由于无线传感器网络节点具有电池供电、不可回收等特点，导致其节点能量有限，能量问题成为影响无线传感器网络性能的关键问题。主要从无线传感器网络的全局能量消耗和传输时延最小化、无线传感器网络高能效路由协议这两个方面对无线传感器网络中高能效路由技术进行研究。     

无线传感器网络中基于负载平衡的多路路由

针对传感器节点能量受限的特点，提出了一种无线传感器网络中基于负载平衡的多路路由（load balancing multi-path routing,LBMPR）协议．LBMPR依赖传感器节点的地理位置生成从源节点到sink节点的多条路径，数据通信均匀分布于不同路径上，从而达到节点间的负载平衡，延长了网络的寿命．仿真实验表明，若选择适当的参数a和b，较之mesh-2和mesh-3，LBMPR能获得更好的负载平衡性能．     

无线传感器网络应用于环境监测系统

无线传感器网络在环境监测中发挥着重要的作用,而无线传感器网络要求传感器节点体积小、功耗低、成本低和节能等特点,这要求传感器网络需要通过一些技术来实现这些特点。本文重点介绍了节点部署、能量管理、通信机制、远程任务控制和数据采样与收集几种关键技术。     

基于锚节点主动部署机制的WSN节点定位算法综述与分析

无线传感器网络的应用中,网络的位置信息由特定的节点定位算法获得,节点定位算法的选择与实际监测环境的特点和具体性能需求等因素有关.基于锚节点部署的方式,将无线传感器网络节点定位算法分为基于固定和移动锚节点辅助下的2大类定位算法,详细分析了2类算法下的典型算法,对未来无线传感器网络节点定位算法的研究进行了展望.     

无线传感器网络节点的硬件设计

IEEE802.15.4是目前国际上无线传感器网络新的通信协议,而无线传感器网络节点的核心必须是微处理器和通信协议兼容.在介绍了设计要求和功能模块的基础上,论述了网络节点的硬件设计思路和设计方法,基于JN5121无线传感器网络的硬件组成,包括微处理器的结构、性能特点、外围电路及硬件平台的设计.介绍了JN5121的软件开发环境、射频部分的组成、连接及控制、以及开发的实物产品.无线传感器网络节点硬件的应用不仅满足了设计要求,而且具有低功耗的特点.     

无线网络节点的太阳能最优利用效率

为了提高在无线传感器网络中太阳能电池供电节点的能量利用效率,研究了太阳能电池与无线传感器网络节点能量之间的供求关系.采用传感器网络节点能量的自适应供求算法,构建了在标准光强下太阳能电池输出功率与传感器网络节点所耗功率的自适应平衡模型.实验结果表明:该模型体现了太阳能电池与网络节点能量的自适应供求关系,确保了传感器节点长期稳定地工作,尽可能地延长了传感器网络的生存周期,为无线传感器网络节点能量的设计提供了理论依据.     

无线传感器网络的自供电技术的研究

针对无线传感器网络中节点的电源制约网络使用效能的问题，对无线传感器网络节点自供电机理进行分析，硬件上采用太阳能电池板、超级电容、可充电锂电池多重供电方式，软件上利用MAC层协议调节节点的工作机制，降低节点能量消耗等多重机制，实验表明软硬件结合的自供电措施在无线传感器网络节点应用中达到了良好的效果、     

无线传感器网络在尾矿安全监控中的应用

针对尾矿库的安全监控特点,充分利用无线传感器网络的优点,提出了无线传感器网络在尾矿库安全监控中的应用。并介绍了传感器节点的设计和无线网络的建立。     

一种WSN中基于局部数据的压缩感知算法

当前,无线传感器网络的研究中最突出的是传感器节点的能耗问题.已有的无线传感器网络中的数据传输方式不仅能量浪费严重,而且网络的整体能耗不平衡,因此根据无线传感器网络所传输数据的特点,将改进后的压缩感知算法应用于其中.该过程中,压缩感知思想的应用大大减少了无线传感器网络中的数据传输次数,并保证每个节点的传输次数相同,这样不仅减小了节点能量的消耗,还维持了整个网络的能耗平衡.     

单跳无线传感器网络能量分析计算

该文研究单跳无线传感器网络系统能量消耗的理论模型及其分析计算.采用电磁场能量扩散理论、电路能量消耗理论和技术,得到传感器网络中用于感知的普通节点、数据汇聚和簇头节点的能量模型,以此为基础,获得单跳传感器网络的系统能量模型.将这些模型应用到以Motorola芯片所构成的传感器网络系统分析中,所计算的网络节点能量消耗同Motorola产品性能指标一致,并计算出单跳网络中最优簇头数目与节点总数目的关系,以及网络系统总能量和总节点数目的关系,两者都近似成线性缓慢变化的特征.该文研究结果对于无线传感器网络节点设计和系统设计都具有直接的参考价值.     

无线传感器网络能量平衡的数据汇聚路由算法

传感器的数据在传输过程中按照贪婪算法形成的数据汇聚路径中,有些节点过早地消耗完其能量,造成所谓的热点问题,引起传感器网络能量消耗的不平衡．本研究提出了一种能量平衡的数据汇聚路由算法EBGP协议．该协议依据邻居节点的剩余能量、邻居节点到Sink节点的距离以及邻居节点到源节点的距离来计算概率值,然后选择邻居节点中概率最大的一个作为数据转发节点．仿真显示EBGP协议胜过GPSR、GEAR和D-REECR协议,达到了能量平衡和能量效率的目的．     

无线传感器网络的系统节能研究

无线传感网络为能量受限系统,我们设计了一个无线传感器网络的节能系统,硬件上采用主控芯片MSP4301611单片机和射频芯片CC1101平台,软件上MAC层采用S-MAC协议及进行优化,在网络层路由协议引入蚁群算法并进行能量均衡改进。实验结果表明,该原型能较好地降低无线传感器网络和传感器节点的能耗,延长网络生存周期。     

Adhoc网络中由接收者发起信道预约的节能措施

针对Adhoc网络中节点的有限能量供给问题,提出了一种基于由接收者发起信道预约的节能措施。在MACA-BI的帧中引入了数据总长、睡眠时间预测等字段,使得在不影响通信的基础上,节点尽可能处于睡眠状态,并以节点剩余能量为参数确定优先级,避免局部节点能量消耗过快,提高网络的整体寿命。     

适用于无线传感器网络的能耗上限估算模型

为了从系统层面提高网络能效,需要计算网络整体能耗,分析影响能耗的关键因素,从而进行网络优化。为此,从分析全网数据流转时的节点状态出发,提出了一种基于网络容量估算无线传感器网络能耗上限的能量模型,并利用此模型进行了链式结构的路由优化设计。研究结果表明,该模型对于无分级的宽放型网络结构具有普遍适用性。     

基于移动代理的无线传感器网络路由算法研究

在无线传感网络中,簇的划分以及簇内节点访问顺序对网络生存周期具有重要影响。为了提高分簇网络生存周期,提出一种分簇融合的方法。采用ISODATA聚类法实现网络的分簇,在簇内由移动代理对数据进行融合。将移动代理路由归结为一个优化问题,采用蚁群算法求出移动代理迁移的最优路径序列。实验以能耗和网络延时作为评价指标,结果表明该算法可以有效的降低网络能耗,提高网络生存周期。     

综合负载均衡与能量消耗的无线传感器网络分簇算法

针对目前无线传感器网络分簇算法的能耗不均衡、网络生命周期短等问题,设计一种综合负载均衡与能量消耗的无线传感器网络分簇算法.首先根据传感器节点与基站节点间的距离,将节点合理划分到相应的簇中;然后引入负载均衡因子,建立无线传感器网络的数据聚合路由,节约数据传输能量;最后采用MATLAB2014工具箱进行性能分析.结果表明,该算法的节点能量利用率较高,能保持传感器节点能量消耗的均衡,且网络生存时间较长.     

无线传感器网络的能量平衡路由

针对现有无线传感器网络中路由协议产生“热点区域”问题，提出了一种能量平衡的路径选择算法．该算法通过平衡最小化传输能量路由和最大化最小节点剩余能量路由，以达到网络能耗均匀分布．在定向扩散协议（DD）的基础上，设计了能量平衡的路由协议（EBDD），该协议在路径探测消息中通过增加新字段来记录途经节点的剩余能量信息，并利用标签交换方法建立通往数据源的路径．sink节点采用所提算法选择路径，并通过标签交换把路径增强消息路由到数据源，其目的是对随后将要传送数据的路径进行确认．仿真实验表明，EBDD在能量均衡方面明显优于DD，当相关参数设定为2时，采用EBDD的网络寿命比采用DD的延长5％．     

无线传感器骨干网络路由算法

针对当前无线传感器骨干网络路由算法无法平衡能耗和数据传输之间的矛盾, 导致无线传感器骨干网络路由的数据传输时延较大, 无线传感器网络吞吐量较小的不足, 以提高无线传感器网络整体性能为目标, 设计一种新的无线传感器骨干网络路由算法. 首先分析无线传感器网络的工作原理, 并建立相应的路由模型; 然后引入机器学习算法对无线传感器骨干网络路由中的无线传感器节点能量进行实 时预测, 选择能量大的无线传感器节点进行数据传输, 构建能量消耗最小的无线传感器骨干网络路由; 最后与其他无线传感器骨干网络路由算法进行对比测试. 测试结果表明, 该算法的无线传感器骨干网络路由能耗较小, 无线传感器网络数据传输可靠性高, 加快了无线 传感器网络数据传输速度, 无线传感器骨干网络路由整体性能明显优于其他对比算法.     

混合式无线传感器网络能量有效路由协议研究

针对LEACH和PEGASIS两个经典路由协议在节点节能方面存在的不足,且只适用于小规模无线传感器网络,提出一种可应用于大规模网路中的混合式路由算法。该算法综合了LEACH和PEGASIS路由协议,它先根据LEACH分簇,并选举能量较多的节点充当簇头,属于同一簇内的节点形成一个链,簇内节点只和邻居节点通信,从而减少了簇...