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.     

联合模拟网络编码和压缩感知的数据传输方案

基于模拟网络编码和压缩感知的思想,提出传输链路上的节点可进行同时传输以降低传输所需时隙开销,设计了一种在链状拓扑中的联合模拟网络编码和压缩感知的传输方案.基于分簇压缩感知方案可有效减少传输量的思想,提出了将无线传感器网络划分为簇,在簇间采用联合模拟网络编码和压缩感知传输方案的模拟网络编码分簇方案.与传统的压缩方案相比,该方案降低了传输量,节省了节点能耗,且减少了传输所需时隙开销,提高了系统吞吐量.     

WSN中基于多包接收和功率控制的MAC算法

随着信号处理技术的快速发展和新的网络设计思路的出现,多包接收技术在无线传感器网络中的应用为提高网络吞吐量提供了一种新思路.文章在S-MAC协议的基础上,结合了多包接收思想,提出了一种应用于无线传感器网络的新的媒介访问控制协议,并对其吞吐量进行了分析;仿真结果表明,在节点发包速率达到一定值时,新协议可以显著提高无线传感器网络吞吐量.     

一种无线传感器网络的传输路径规划算法

针对层次不多的树型拓扑结构无线传感器网络,介绍了一种根据ID格式选择传输路径的路径规划算法,该算法可使无线传感器网络中各节点到达sink节点的路径最优。经在温度传感器中应用,证明该算法切实可行。     

ZigBee技术在差动电容车辆载荷检测装置中的应用

针对差动电容车辆载荷检测装置有线数据传输存在的不足,设计了基于ZigBee技术的无线数据传输系统,实现了载荷检测数据的无线采集和传输.该系统采用差动式电容传感器作为车辆载荷检测传感器,采用STC89LE516AD单片机作为ZigBee网络终端节点的MCU,采用CC2430芯片作为无线收发装置,无线通信网络采用星形拓扑结构.     

线型拓扑无线传感器网络关键技术

线型拓扑无线传感器网络的数据传输跳数多,传输路由单一,延时大,各节点转发的信息量不均衡.针对这些特点,分析了传统无线传感器网络协议在线型拓扑网络中存在的问题,提出链式快速分簇数据传输协议.该协议采用周期性地对传感器节点进行时间基准化,并且对数据进行逐段融合与回传.实际数据传输测试结果表明,链式快速分簇数据传输协议在传输延时、低功耗方面有优越的性能.     

基于Borel亚循环拓扑的无线传感器网络路由算法

利用Borel矩阵群以及群论中的半直积方法构建了一个对称性强、直径小、聚集系数高的5正则Borel亚循环图,将无线传感器网络结点嵌入到该亚循环图中,提出了一种确定性的以数据为中心的数据存储及路由算法,并将所设计的拓扑结构与现有的基于Chord的CSN(Chord for Sensor Networks)以及VRR(Virtual Ring Routing)进行了对比.结果表明,与现有的一些算法相比,所设计的拓扑结构在平均查询长度、路由表大小、平均端到端时延以及能量耗散等方面都有一定优势,有利于延长传感器网络结点的寿命.     

无线多媒体传感器网络拥塞感知的流控制机制

为研究和改进无线多媒体传感器网络实时传输视频数据的性能,首先深入分析和研究在无线传感器网络环境下实时传输MPEG视频流存在的主要问题与性能瓶颈,通过分析端到端吞吐量与视频帧发送速率之间的关系,以IFQ队列长度作为反应网络拥塞程度的重要指标.在此基础上,提出一种基于跨层设计的拥塞感知通信流量控制机制,其基本思路是根据MPEG编码视频序列的特点,当无线链路质量变差,通信拥塞可能出现时,发送节点主动丢弃部分对接收方播放质量不太重要的低优先级视频帧数据,以降低通信负载,增加高优先级视频帧的成功传送概率.为验证该策略的效果,分别设置了简单与复杂场景下的视频传输实验,分析了在多种视频帧发送速率下平均端到端时延,丢包率,可解码帧率等参数指标的变化.实验结果证明,这一策略可以改进视频流在接收方的播放质量,同时减少不必要的能耗.仿真实验结果表明该策略有效克服了性能瓶颈,提高了无线多媒体传感器网络实时多媒体传输的服务质量.     

无线Mesh网络中基于协同调度的流媒体传输控制的研究

在分析了无线Mesh网络(WMN)结构特点和传统动态源路由算法(DSR)的基础上,针对流媒体传输特点提出了视频子流的质量评估模型,通过此模型确立一种新型协同资源调度策略.大量仿真结果表明,基于该策略的DSR路由比DSR路由算法具有更好的平均传输速率和网络吞吐量.     

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.     

基于道路骨架性的城市道路等级划分方法

首先在总结现有城市道路分级理论存在的不足基础上,从道路在路网中承担的结构功能角度指出,道路骨架性是城市道路分级方法的重要依据.然后提出了道路骨架性的定义,采用介数中心度作为定量描述道路骨架性的计算指标,并建立了依据道路骨架性定量划分道路等级的计算分级法;最后采用多个城市的现状与规划道路网数据,比较了计算分级法和传统道路分级方法所得到的道路分级结果的相似程度,验证了所提出的计算分级法的合理性和可行性.     

环形放射状路网拓扑结构交通拥堵特性

考虑交通出行需求和路网拓扑结构,研究了环形放射状路网上的交通拥堵特性。基于国内7个城市的出租车乘客OD数据分析,研究了出租车用户群体出行距离分布特性,建立了一种基于OD分布的交通需求生成普适性模型。在此基础上,研究了特定需求分布下规则网格状和环形放射状两种典型路网结构的交通拥堵特性。结果表明在满足特定OD直线距离分布的交通需求下,环形放射状路网拓扑结构能有效减少网络拥堵时间,节约交通出行成本。     

武汉市道路网空间结构与住宅地价的协同性分析

采用空间句法,从道路可达性与空间结构认知程度相结合的角度探索武汉市道路网空间结构与住宅地价的协同关系.研究表明:武汉市已经形成了以环线为主、中心辐射为特征的道路交通网络,在政府政策、城市规划与基础交通网络建设的引导下,武汉市居住空间正逐步形成团簇状居住模式;可达性较好的区域往往具有较强的空间认知程度,这种建立在道路可达性基础上的空间认知会产生倍增地价的效果,道路空间结构与住宅地价拟合度为0.736.     

一种能量消耗平衡的线性无线传感器网络调度策略分析

考虑应用在公路、桥梁、隧道和地铁等场合的线性无线传感器网络,其线性和多跳传输特征造成能量不平衡消耗,靠近基站的节点需要转发大量数据,因此自身能量很快耗尽导致网络监控失效.以线性网络、均匀部署为研究内容,采用适当的调度策略平衡能量消耗,从而解决能量消耗不平衡问题.将节点转发信息的能量消耗和能量平衡作为约束条件,采用非线性规划方法建立一种线性传感器网络调度策略,通过调整节点到下一跳的距离和转发的数据量来平衡能量消耗,延长网络寿命.对影响网络寿命和节点效率的因素给出了详细分析,对节点之间不同传输距离的能量消耗给予了详细讨论,并进行了仿真.仿真结果表明,通过优化节点间通信距离和流量能够平衡能量消耗,延长网络寿命.     

基于MFD的模拟超饱和路网交通控制策略优化

为了缓解城市路网频繁出现的超饱和交通堵塞,本文以堵塞区域路网各条路段上行驶的车辆数作为状态变量,建立路网交通的状态方程,分析路段上车辆数变化规律;同时,基于交通流宏观基本图,以路网中路段累积车辆数最优作为控制目标,建立关于堵塞区域路网系统的离散状态优化控制模型,并将该模型在某城市新区进行模拟算例应用。结果表明,这种基于交通流宏观基本图的优化控制策略能有效缓解城市路网中超饱和交通堵塞,使路网整体输出效率得到明显提升。     

交通信息自感知的VANETs路由算法

针对车辆自组织网VANETs拓扑结构的高动态性、节点的高速移动,提出了基于交通信息感知的路由TARP(trafficaware routing protocol)算法。在TARP中,设计了收集实时交通信息的方案,包括节点密度、网络流量信息通过信息,评估每条路段的权值。通过权值选择路由,以维护路由的稳定性和健壮性选取,从而减少网络开销。仿真结果表明,与传统的地理位置路由协议相比,在数据传输率、网络吞吐量性能有均较大的提高。     

超密集网络的动态无线回程拓扑管理方法

为了提高超密集网络的无线回程拓扑管理效率和网络性能,提出了一种基于网络状态的动态无线回程网络拓扑管理方法。网络状态定义为基站的有效回程能力和回程需求二元组。将无线回程网络拓扑管理问题转换为上游节点选择问题,并建模为最小化所有基站的上游基站数总和的优化问题,通过分布式算法获得确定回程业务所需上游节点的拓扑管理方案。提出有效回程容量和回程路损2种有效回程能力,从而获得2种拓扑管理方案。仿真结果表明,该方法能使无线回程网络的回程容量和实际回程吞吐率自适应回程业务需求的动态变化,并且在回程满意度上,基于有效回程容量的拓扑管理方案优于基于回程路损的拓扑管理方案。     

信息反馈策略对含两车道的双出口路网影响研究

智能交通系统可以实时反馈路况信息以及诱导出行,从而缓解交通拥堵。最早提出的双通道信息反馈策略主要是针对备选路径完全相同的单车道路网模型。针对现有研究的不足,建立了含两车道的双通道双出口路网模型,并通过数值模拟研究了平均速度、车辆数、交通流量以及随机度信息反馈策略对该道路模型中交通流参数的影响。仿真结果表明,平均速度和车辆数反馈策略的引入将降低道路平均流量,相反随机度反馈策略的引入可一定程度的提高道路平均流量,使得路网道路上车辆通行状况更好。故随机度反馈策略用于含两车道的双通道双出口路网较优。     

宏观交通安全建模研究与安全影响因素分析

由于对规划层面的交通安全研究不足,道路网络特征、区域交通特征及区域其他与交通安全的关系尚不明确,导致在交通规划阶段缺少可用的方法和工具来评价不同规划方案的安全性.依托美国佛罗里达州Orange县的数据对宏观交通安全建模进行了系统研究,基于拓扑学理论计算交通分析小区(traffic analysis zone,TAZ)路网形态结构,提取TAZ层面交通特征和其他影响因素.TAZ在空间上有远近之分,相邻的TAZ在社会经济发展、道路交通特征方面有某种程度的趋同性,距离较远的TAZ之间有某种程度的相异性.贝叶斯条件自回归模型可以分析空间相关数据,利用先进的贝叶斯空间统计模型分析TAZ层面交通安全与影响因素之间的关系.基于事故发生机理考虑,提出将主干路事故和支路事故分别建模的新思路.分析发现新的建模思路能够很好区分不同道路类型的安全影响因素;路网形态结构和安全之间有显著的关系.     

基于复杂网络的交通阻抗模型研究

针对城市道路交通拥堵及路网道路使用不合理的交通现状,将影响交通阻抗的因素分为交通流特性和路网结构特性两大类;结合ArcGIS、UCINET以及Matlab等工具,通过复杂网络理论量化网络结构特性对交通阻抗的影响;采用节点收缩方法从结构上确定其对交通阻抗的影响,并与BPR路阻函数相结合,建立综合阻抗的参数模型;根据熵权法来确定模型中的ψ、ω两个参数值。最后以天津市部分城市道路网络为例,进行实例验证,结果表明综合阻抗算法更精确地表征了城市道路网络的交通阻抗。