基于OODA的能量采集型无线传感器及执行器网络系统应用

无线传感器/执行器网络因为其感知能力与执行能力相结合的特点,非常适合精准农业应用.太阳能具有方便采集、清洁、可再生等特性,是践行精准农业绿色可持续发展,减少资源消耗和保护生态的重要手段.基于观察(Observe)、定位(Orient)、决策(Decide)、执行(Act)的OODA循环模型,将能量采集技术与无线传感器/执行器网络技术有效结合,研究适合无线传感器/执行器网络系统的OODA循环模型.在此基础上,提出一种能量采集型精准农业无线传感器/执行器网络系统框架,分析其组成结构、工作模式,并给出部分软硬件的参考设计及设备选型.由于能量采集机制和精准农业应用的独特性,提出了部分需要研究的关键技术,为下一步研究工作指明了方向.     

带执行器节点的无线传感器网络协议研究

对带执行器节点的无线传感器网络系统的结构和特点进行介绍和分析,比较了带执行器节点的网络系统与普通的网络系统之间的不同．根据充分利用执行器节点的供电和通信能力,减少传感器节点的能耗的设计思想,设计了一种可行网络通信协议和执行器决策算法．然后利用无线传感器网络能量模型和网络通信模型对该协议进行能耗和网络响应时间分析．最后对本协议进行仿真分析,比较执行器节点存在和不存在两种网络的网络性能,结果说明利用系统中执行器节点的特性设计网络通信协议,可以有效地提高网络系统的事件响应时间和单事件能耗性能．     

微型能源采集技术在无线传感器网络中的应用

由于部署要求的特殊性,电池等传统的能源技术使无线传感器网络（WSN）的寿命受到极大限制。随着微型能源采集技术的逐渐成熟和实用,将其应用于WSN将有非常重要的价值。本文简要介绍了微型能源采集技术的概念及其在WSN中的应用方法。     

带执行器节点的无线传感器网络密钥预分配策略

针对带执行器节点的无线传感器网络的安全通信问题,提出了一种新的密钥预分配方案.充分利用执行器节点具有能量充足、存储器资源丰富、较强计算和通信能力等特点,构建一棵以Sink为根节点、执行器节点为分支节点、传感器节点为叶子节点的密钥管理树,实现集中式和分布式密钥管理的安全通信机制.该分配策略包括三个阶段:初始化阶段、共享密钥发现阶段和安全路径建立阶段.重点论述如何构建密钥管理树,以实现通信的安全认证.讨论了添加或删除网络节点时的密钥管理自适应能力.     

基于CC2430的无线传感器网络系统节点设计

无线传感器网络是由一组传感器节点以自组织的方式构成的无线网络.以CC2430为主控单元,设计了以无线传感器的主节点、信标节点和移动机器人为基本结构无线传感器网络系统,着重设计了主节点与PC机的串行通信及各节点间的无线通信方法.实验结果证明了所述方法的正确性和有效性.     

基于节点剩余能量调配的无线传感器网络能量均衡路由协议

针对现有无线传感器网络路由协议中能量消耗不均衡的问题,提出基于节点剩余能量调配的能量均衡路由协议(RESEE).协议对节点间的梯度进行模糊分级,并将模糊等级选择策略与质量评价函数相结合选择下一跳节点,以实现全局的能量均衡;协议采用低能量节点的拒绝与推荐策略、高能量节点的激活策略,以实现局部的能量均衡.仿真结果表明:当节点数为400时,RESEE较定向扩散(DD)路由协议的节点平均能耗降低29%,网络寿命上延长125%,节点剩余能量分布曲线证明RESEE能更均衡地利用有限的能量.     

无线传感器网络能量模型

随机抛洒的无线传感器节点形成何种逻辑拓扑结构将直接影响高层通信协议和网络运行能耗,而合理使用有限能量资源是无线传感器网络研究的核心问题.基于传感器节点工作能耗分布特点和数据传输能耗模型,建立传感器节点能量模型和网络传输模式模型,对单跳传输和多跳传输两种方式下的网络总能耗和单节点能耗进行理论计算,并分析不同网络拓扑结构对网络能耗和网络运行的影响.通过理论计算推导出不同网络拓扑结构和传输模式下无线传感器网络总能量消耗公式和网络能耗分布规律,为设计能量有效的无线传感器网络拓扑结构提供指导,为实现无线传感器服务质量体系下的高层通信协议提供理论基础.     

无线传感器网络基于能量估计自适应算法SESP

无线传感器网络节点自身携带的能量有限,为了延长节点的使用寿命,在研究无线传感器网络节点能量消耗的基础上,提出一种基于同设备同参数能量估计的自适应算法SESP.SESP算法选择簇首时,不需发起通信以获知簇内其他节点的剩余能量,减少了簇内的通讯量,同时也简化了节点能量估计的计算复杂度,从而降低节点的能量,延长无线传感器网络的生命周期.     

太阳能无线传感器网络的能量预测与管理

无线传感器网络存在电池电量受限问题.为延长网络寿命,传感器节点可以通过太阳能电池板将太阳能转换成电能以供自身运转.基于太阳能的不确定性和间歇性等特点,提出了一种太阳能收集预测算法和能量管理方案,根据预测的能量,调整传感器节点的调度计划,实现节点的能量消耗中性,从而使无线传感器网络能够长期稳定地工作.仿真实验表明,所提出的方案在能量预测精度和能量管理策略方面有明显的优势.     

无线传感器网络的特点及其能量优化策略

无线传感器网络是由大量传感器节点通过无线通信技术自组织构成的网络,是一种以采集数据、发送数据和通信为目的的新型网络;能量优化策略是在一定的分簇算法基础上提出的,也就是在网络中的节点按照一定的分簇算法形成簇后,再应用优化策略,能够为网络节省能量,从而延长网络的生存期;介绍了无线传感器网络的特点,并提出了一种能量优化策略,以进一步减少能量消耗。     

能量获取传感器网络的超级电容建模研究

随着能量获取传感器网络的快速发展,超级电容作为一种性能优越的储能元件而被广泛运用于传感器节点的能量存储和管理模块.然而,现有的关于超级电容在能量获取传感器网络系统中作用和地位的认识是比较粗略的.文章首先介绍超级电容的主要建模思路,在进行各模型性能综合分析的基础上,依据超级电容的内部结构及其工作原理,指出了现有模型不可避免的问题;接着提出一种新的建模思路,其能更精确地估计传感器网络获取的环境能量;最后针对未来超级电容建模,提出一些针对性的建议.     

一种基于无线传感器网络安全的能量优化路由算法

针对无线传感器网络节点能量利用效率、能量消耗不均衡和安全威胁而导致的网络寿命和网络功能受到影响等问题,提出了一种基于网络安全的能量优化路由算法.在网络中建立安全信任评估机制,借用物理学中势场的概念,利用节点深度、区域能量、剩余能量和安全信任值信息建立4个势场,并将它们统一成一个整合的势场.利用该势场函数确定节点数据包传输的下一跳方向,来达到对传感器网络能量利用效率、能量均衡和安全性的优化.通过仿真实验验证了算法的有效性.     

基于分簇的无线传感器网络数据收集协议研究

为延长无线传感器网络(WSN)的寿命,在传统的典型分簇算法IEACH和EADEEG的基础上进行改进,提出了一种新的基于分簇结构的数据收集协议-IDCP(Improued Data Collectiou Protocot,IDCP),在簇首形成阶段和数据转发传递阶段分别提出了新的簇首形成算法和簇内数据转发算法.在簇首形成...     

基于协同路由算法的无线传感器网络能量空洞避免

在多跳的无线传感器网络中,靠近sink的节点由于需要转发来自外层网络的数据,其能量消耗速度快于离sink较远的节点,从而导致了"能量空洞"的出现,最终导致网络过早死亡.本文在分析现有路由算法的基础上,针对EEUC算法的不足,对其进行了改进,提出了多跳无线传感器网络中的协同路由算法.在路由节点选择时不局限于簇头作为路由节点,还可以将成员节点作为路由节点,让其分担了簇头的能量消耗.算法引入了距离因子和能量因子,既考虑候选路由节点相对于sink的距离,同时还考虑候选路由节点的剩余能量,以达到选择最佳路由节点的目的.仿真结果表明,所改进路由算法在网络生存时间,能耗均匀程度方面优于现有算法.     

基于节能的无线传感器网络LEACH协议改进

由于传感器节点电池电量有限,因此在无线传感器网络中如何节能是一个关键问题.对经典的LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议做出改进:提出了一种新型的簇首选择机制.算法通过综合考虑候选节点的剩余能量、地理位置等参数来优化簇首的选择,从而有效地降低了低能量与位置不佳的节点被选为簇首的可能性,进一步保证网络内节点能量负载的均衡性.仿真结果表明,新型的簇首选择机制能够有效平衡节点的能量消耗分布,延长节点与网络的寿命.     

Design and validation of wireless acceleration sensor network for structural health monitoring

0IntroductionCivil engineeringstructures suffer damages caused byenvironmental loads,fatigue,caustic effect and materialaging;thus,their strength reduces inevitably during theservice time.In order to assess these damages and makeappropriate decisions to keep the structures in good ser-vice,itis essential toimplement a damage detectionstrat-egy,and the process is referred to as structural healthmonitoring(SHM)[1].In an SHMsystem,a set of sen-sors are mountedinstructuresto measurethe structure…