面向高效节能和拥塞优化的 WSN 数据汇集算法研究

无线传感器网络应用中经常需要对信息进行查询,而查询主要通过数据汇聚完成。过多的数据查询必然引起能量的快速消耗。通过分析无线传感器网络中基于查询的数据汇聚算法,并设计实现了基于树结构的数据汇集算法;并引入了能量估算模型和延时抖动模型,提出基于树结构的汇聚改进策略;同时基于 TOSSIM 仿真平台建立WSN网络;调节不同参数数值,测试数据汇聚算法的成功应答率、总能量消耗、总传输次数和总延迟等性能指标。实验表明：该改进算法通过数据汇聚算法在能源消耗和传输拥塞控制上达到较好的表现。     

基于ZigBee的无线传感器网络接入以太网系统方案研究

随着物联网技术的迅速发展,无线传感器网络的应用领域在日益扩大。在局域网和因特互联网络依然为网络系统主要形式的今天,研究基于ZigBee的无线传感网络与基于IP的网络进行互通并且找到实现方法成为了一种必然性。本文首先比较了ZigBee协议栈与TCP/IP协议栈的特征,并在此基础上从网络互通实现方式的角度提出了一种WSN与以太网互联的算法,并结合TCP/IP的ARP机制提出ZigBee的ARP功能,得到一种基于理论算法上的实现方案。这种实用性的网络互联算法结构及实现方案,实现以太网系统对无线传感器网络系统的控制和信息交换功能。     

基于RSSI极大似然估计定位算法的分析与实现

通过分析极大似然估计法进行求解方程未知节点位置可知,代入最后一个方程锚节点(参照锚节点)的测距误差会对极大似然估计法定位误差产生较大影响,并实现了基于RSSI的极大似然估计定位算法实测实验.实验结果表明,参照锚节点不带测距误差与参照锚节点带测距误差相比,前者的定位误差小,在30m×30m方形定位区域内前者较后者平均定位误差值减小0.4~1.0m.     

爆炸场测试的WSN节点的研制

针对爆炸场的动态测试要求,无线传感器网络（ WSN）节点必须具有高速采样的功能。但是目前的WSN主要针对一些长期监控的场合应用,远远不能满足该类测试的高采样速率的要求以及抗恶劣环境的适应能力,采用结构化和模块化设计方法,将节点分成高速采样与存储模块、数据传输与控制模块和供电模块等,通过不同的测试试验证明该节点具有高速采样、存储后发送和抗恶劣环境等性能。     

一种用于NS-3仿真的电池模型及其数值解法

为了解决网络模拟器NS-3不能对无线传感器网络节点的电池信息做出准确仿真的问题,吸收LiIon电池模型和KiBaM电池模型各自的优点,采用LiIon电池模型的方法计算KiBaM电池模型中有效电荷井的输出电压,得到能够体现电池的速率容量效应和自恢复效应、能够反映输出电压随剩余电量降低而降低的KiBaM-LiIon电池模型,并对模型中无法获得解析解的微分方程组求解,基于隐式Runge-Kutta方法,提出了易于编程实现的数值解法。仿真和实验的结果表明,模型及其数值解法能够在NS-3中对电池使用过程中任何时刻的电压、剩余电量等作出准确预测,且具备计算复杂度低的优点。所提出的电池模型及其数值解法不仅适用于NS-3,同样也适用于其他网络模拟器,可为无线传感器网络和移动Ad-hoc网络的研发提供参考。     

一种基于能量和密度的低功耗自适应集簇分层协议的优化

根据经典的低功耗自适应集簇分层(LEACH)协议,提出了一种新型的簇首节点选择机制,通过加权思想综合考虑了节点的剩余能量和密度参数来优化簇首节点的选择,权衡簇首节点负载均衡和网络生存时间之间的关系,以得到较为理想的加权因子.仿真结果表明:在仿真区域面积为100 m×100 m、节点数目为100的条件下,相比于LEACH算法,该算法将第一个节点的死亡时间延长了19.6%,并且500轮后,网络中的剩余节点数是LEACH算法的5倍多,改善了节点能耗,有效提高了整个网络的生命周期.     

一种煤矿采空区的WSN路由算法

针对煤矿采空区的长带状结构特点,以提高煤矿监控系统的安全性为目的,在深入分析LEACH协议应用在煤矿采空区不足的基础上,提出一种LEACH—GOAF协议,该协议引入簇首竞选权值和多跳路由机制,从而实现能耗的均衡,利用NS2仿真表明,LEACH—GOAF协议能平衡网络中的节点能耗,延长网络生存时间．     

防边界收缩的无线传感器网络节点轻量级调度算法

针对高密度部署的无线传感器网络边界节点邻居数量低于内部节点而导致休眠概率不均等进而边界收缩的问题,提出了一种轻量级调度算法.根据邻居表中节点的数量以及邻居节点的工作邻居数量判定节点是否处于网络边界,对于边界节点和内部节点采用不同的调度策略,并分别计算得出处于网络边界的节点被n个邻居完全覆盖的概率和边界节点被n个邻居覆盖的面积分数的范围.仿真结果表明,该算法能够有效缓解边界收缩问题,延长网络生命周期.     

基于SunSPOT无线传感器网络的水轮机组机械振动监测系统的研究

利用SunSPOT无线传感器网络硬软件平台开发了一套水轮机组机械振动监测系统。该系统能够对水轮机组转动部件的振动信息进行实时的采集、传输和存储。水电厂的控制中心对这些数据进行分析、处理并且作出判断决策,以确保水轮机组安全运行和适时检修,降低事故的发生概率。讨论了SunSPOT无线传感器网络硬件结构,6LoWPAN无线通信协议,基于Java语言的NetBeans软件开发平台以及SPOTWORLD虚拟机。介绍了终端节点的数据采集和传输,基站的数据接收和储存所用到的接口和类的代码。     

WSN中存在测距误差的无锚点分布式自定位方法

无线传感器网络中,采用RSSI方法进行自定位时,测距误差会影响定位精度。提出了一种分布式的无锚点定位方法,在对测距误差进行正确估计的基础上,求得各节点的相对位置。首先将测距误差定义为一个目标函数,使用最速下降法来分布式地求解全局非线性优化问题,以使这个目标函数最小化,然后利用节点间的估计距离与实际测量距离的偏差值来修正节点的估计坐标。仿真实验对各种影响参数进行了评估,结果证明:在无锚节点且距离测量值存在误差的情况下,满足一定的节点连通度时,能够提高节点定位精度。