一种新型风力发电机的设计

为了解决无线传感器网络节点的供电瓶颈问题,提出了一种通过新型风力发电机将风能转化为电能对无线传感器网络节点提供能源的方法。在该新型风力发电机中风扇作为发电机的一部分,将风扇和发电机一体化,减小了整个发电装置的体积。同时设计了电源管理电路,将新型风力发电机发出的交流电转换为直流电,对锂电池充电和通过电阻对锂电池的输出进行分压并提供给无线传感器网络节点。最终的分析和计算结果显示新型风力发电机和电源管理电路能够实现对无线传感器网络节点提供能源的目标。     

基于模糊控制的永磁直驱风力发电机最大功率跟踪控制

针对永磁直驱风力发电机的输出功率难以稳定且快速地达到最大功率点的问题,提出了一种基于模糊控制的直驱式永磁同步风力发电机最大功率跟踪控制(maximum power point tracking,MPPT)策略。分析直驱式永磁同步发电机的工作特性和数学模型,进而阐述利用升压电路实现MPPT的原理与基础知识。以风电系统MPPT原理及模糊控制理论为基础,升压电路的本周期和上个周期占空比的差值、输出功率的差值作为模糊控制的输入,下个周期的升压电路占空比为输出。并根据所需预期控制效果推理模糊控制规则设计出一种适于永磁直驱风力发电机的模糊控制器,搭建包含MPPT的永磁直驱风力发电系统的Matlab/Simulink整体模型并仿真,结果证明该控制策略的可行性及优越性。     

小型光伏电池在ZigBee传感网络中的应用

针对工业测控现场需要进行测量信号无线传输问题,提出了一种基于CC2530片上系统,集成了符合ZigBee 2007/PRO规范的Z-Stack协议栈的无线传感节点实现方案,使得网络拓扑结构灵活、路由快速可靠.系统用单晶硅太阳能电池,并特别设计了超低功耗电源管理电路为储能元件法拉电容充电,节点设置为休眠-激活-休眠循环工作模式,解决了太阳能电池在长达10 d无光照情况下传感节点仍能正常工作.实际测试及应用结果表明,系统运行稳定可靠.     

基于无线传感节点到达时间差的定位算法设计

针对无线传感器网络节点定位的问题,深入研究了基于节点信号到达时间差的定位算法,为了提高定位的精度采用基于多点的极大似然估计算法实现无线传感器节点精确定位的需求．重点对无线传感器节点定位过程中各节点的时间同步问题进行了详细设计,给出了一种基于无线传感节点到达时间差的定位算法详细设计方案,经仿真测试表明,设计的无线传感节点定位精度在96．7％以上．     

基于灰色预测的无线传感网络路由优化算法研究

无线传感网络路由链路节点分布混乱,导致路由算法稳定性降低,提出基于灰色预测的无线传感路由优化算法。构建无线传感器网络路由节点定位模型,实现传感器节点自主链路分层转发控制,构建无线传感节点控制模型,提高路由探测的参数识别能力;采用灰色关联预测方法,建立无线传感网络路由探测模型,根据路由探测结果,获取教务数据采集系统无线传感器网络最优节点密度分布,融合模糊度参数,构建模糊信息调度优化设计模型,定位最优自适应特征信息,实现无线传感网络路由优化设计。仿真结果表明,无线传感网络路由设计的输出稳定性较好,节点定位精度较高,传输时延较小,提高了教务数据采集系统中的无线传感器网络传输和数据分析能力。     

一种自供电多传感器无线环境质量监测系统的设计

为了实时精确监测既定区域的环境质量状况,解决传统无线传感网因电池不耐用又不能及时更新而导致网络中断的问题,研究设计了一种自供电多传感器的无线环境质量监测系统。所研究设计的无线传感网节点利用太阳能光伏电池板发电完成自供电,并对最大功率点跟踪控制算法进行了优化改进,解决了因电池不能及时充电而导致的传感器节点工作异常的问题,实现了环境质量状况无人值守实时监测。利用数据融合算法,将多节点传感器采集到的数据进行数据融合,通过实验测试表明,所设计系统的测试数据和当地当天中国环境监测总站发布的环境质量状况数据基本吻合。     

无线传感网中移动采集节点的路径优化研究

针对具有单一移动采集节点的无线传感网,考虑数据采集的相关因素对移动采集节点路径规划的影响,建立了基于移动采集节点单位时间内采集的数据总量最大化的数据采集路径规划数学模型,并设计了模拟退火算法对该问题进行了求解。实验仿真证明,文中设计的数据采集策略可以大大地提高移动采集节点的数据采集效率,最大化地发挥移动采集节点的功能,减小无线传感网络中静态传感器节点的通信负载,优化网络生存时间。     

基于ZigBee的果园环境监测系统研究

随着水果种植规模的不断扩大,果园环境监测显得更加重要。本论文研究并设计了一个基于ZigBee技术的果园环境监测系统。系统采用TI公司的无线收发芯片CC2430和CC2431,分析和设计协调节点、采集节点、移动节点的硬件电路,利用Z-Stack协议栈和IAR开发平台,构建树簇型无线传感网络。     

考虑节点能量消耗的无线传感网络平衡路由算法设计

传统方法设计无线传感网络路由中,往往忽略了节点的能量消耗以及不同节点能耗的差异性,导致出现节点分布不均匀、路由平衡度较差、整体开销成本较大、能耗高等问题.为此,提出了考虑节点能量消耗的无线传感网络平衡路由算法.构建节点能耗模型,建立无线传感网络梯度和传感器节点之间的信息素,结合蚁群算法求解整体能耗模型,实现无线传感网络...     

智能化绿地微灌远程控制系统的实现

为实现园林绿地微灌远程实时测控,设计了一种基于无线传感器网络技术的监控系统.该系统由数据采集与控制节点模块、汇聚节点模块、控制终端和远程控制中心等组成,将采集到的数据通过无线传感网络、移动Internet网传送,并解决电源设计问题.园林绿地远程微灌控制系统为实现大规模园林绿地灌溉的信息化、自动化研究提供了有效工具.     

基于IAPIT的无线传感器网络定位算法研究

无线传感器网络的应用领域涵盖军事、医疗、环保以及交通等。由于涉及到体积、功率和成本一些因素的限制,现在流行的全球定位的系统和无线传感器网络的节点定位并不配套。所以,探讨符合无线传感器网络的定位算法有着广泛的实际应用价值和非常重要的理论价值。研究了无线传感器网络中IAPIT的定位算法,就不一样的节点通信半径和锚节点比例,仿真比较探讨APIT算法和IAPIT算法的性能。从实验可以看出,IAPIT算法和APIT算法比较,大大增加了定位覆盖率。无线传感器网络的定位精度基本能够满足应用的需求。     

一种WSN中能量有效的分布式检测和功率分配算法

针对并行估计结构的无线传感器网络,讨论了无线传感器网络中的分布式估计问题,提出了一种能量有效的分布式估计算法,并对相应的功率分配问题进行了阐述。系统对于同一观测目标采用多发送单接收模式,由汇聚中心依据观测区域内的所有传感器节点发送的信息对观测对象做出估计,该算法基于LMMSE准则,考虑总能量受限和各支路信道状态信息两方面的因素,在满足一定系统性能要求的前提下,选定部分节点作为活动节点传输数据,并参与相应的功率分配,关闭未被选中的节点电源,从而实现有效的节能,进而延长无线传感器网络的生命周期。实验结果表明,该分布式估计的功率分配算法下的系统性能以及估计值的均方误差性能明显优于基于平均功率分配算法。     

基于分布式算法在WSN中的能耗最小化优化研究

如何有效利用节点能量并延长网络的生存期是研究无线传感器网络的一个核心问题.在已有的集中式算法的基础上,提出了一种分布式优化的方法,使无线传感网络中无损数据收集时的能量消耗最小化,此方法主要是通过将传输功率和压缩传输速率进行合理的配置来实现,运用拉格朗日对偶分解法,可以把能量最小化这个问题分解为能够被传感节点本身分布式解决的子问题.通过仿真结果可得,分布式算法相比集中式算法能使目标函数更快收敛从而达到能耗最小化.     

无线传感网络覆盖中网络拓扑结构设计方法

无线传感网络覆盖可以合理分配网络的空间资源,更好地完成环境感知、信息获取等任务,当前无线传感网络覆盖方法不能对传感网络进行全面覆盖。提出一种新的用于无线传感网络覆盖的网络拓扑结构设计方法,将层次型拓扑结构作为无线传感网络拓扑基本结构,对其进行详细分析后,提出能量高效的拓扑控制算法:以同一概率周期性随机选择簇头,令无线传感网络的总体能量消耗均衡分配至各传感器节点中,实现簇中成员节点数据的均衡分布,完成无线传感网络拓扑结构的设计。实验结果表明,设计的网络拓扑结构可以合理调节传感节点的距离,可以覆盖整个无线传感网络,减少重复覆盖,具有很好的覆盖优化效果。     

基于MSP430的无线数据采集系统设计

针对传统环境监测系统的不足,提出了一种基于无线网络技术的数据采集系统设计方案,并详细阐述了其硬件系统和软件系统的设计方法。节点以MSP430单片机为控制核心,发射电路采用具有开关状态的丙类放大电路,接收电路采用具有间歇工作状态的超再生检波电路;监测终端节点和传感器探测节点通信采用27．145MHz载波、ASK调制方式,数据编码采用双相码,波特率为1kbps,通信协议采用时间片分层的方式,实现了各节点双向高效通信。经测试,能够满足工农业现场环境检测及远程监控的要求,具有广阔的应用前景。     

无线传感器网络中一种基于功率控制的MAC协议

无线传感器网络中,跨层协议的设计已成为研究热点.通过提取网络层和物理层中的一些信息,可以改进MAC(介质访问控制)层协议的设计.针对已有的一些跨层协议进行综合并优化,通过提取网络层的路由信息和物理层的发射功率信息,改进了MAC层TDMA(时分多址)方式下的时隙分配算法.通过更合理的时隙分配以及对每个节点发射功率的控制,使得整个无线传感器网络的能耗降低,寿命延长.从仿真结果可以看出该MAC协议达到了应有的效果.     

基于基因位迭代映射的无线传感器网络能量优化分簇算法

摘要：针对无线传感器网络的节点能量利用率和网络寿命问题,引入一种基因位迭代映射思维进行改进,并构造新的无线传感器网络能量优化分簇方案生成方法,在此基础上提出了基于基因位迭代映射的无线传感器网络能量优化分簇算法。该算法将无线传感器网络节点路由能耗优化问题转化为网络系统簇内节点最优能耗进化激励的解空间最优解搜索问题,然后利用基因位长度自适应编码和迭代映射的进化算法进行候选解搜索,最后输出具有最优能耗的节点通信路径和簇头的下级跳节点。实验结果表明,该算法高效可行,能量均衡和优化能力较好,有效的降低了节点的能耗,延长了网络生命周期。     

一种基于 LEACH协议的分阶段簇头选举算法

通过分析LEACH协议簇头选举算法的运行机制,针对无线传感器网络节点能量有限性的问题,在原有算法基础上提出在网络运行不同阶段的簇头选举中以能量和平均距离为参考因素的算法。最后,通过实验仿真证明改进后的算法相对均衡了节点能量的消耗并且有效延长了网络的生命周期。