嵌入式无线传感器网络的研究与设计

在特殊环境的数据测控应用中,伴随着无线自组织网络技术的成熟和新能量解决方案的提出,无线传感器网络作为新一代的传感器成为互联网领域研究的热点问题之一.通过对无线传感器网络体系结构的分析,阐述了无线传感器网络的特点及其各功能模块的原理及设计,并对无线组网技术进行了分析.论述了无线传感器网络的研究现状及存在的问题.     

动态无线传感器网络基础设施建模方法及分析

无线传感器网络基础设施理论与技术是无线传感器网络中一项基础却又十分重要的研究内容.由于网络自组织性与不同应用环境的要求,导致无线传感器网络基础设施具有十分明显和复杂的动态变化特征,而如何认识并描述其动态变化规律却是一个难点问题.本文针对动态无线传感器网络,提出一种新型基础设施模型.在此模型基础上采用平均场与连续分析方法进行理论分析,最终得到该模型所描述的动态无线传感器网络基础设施平均节点度变化规律.通过对网络节点度变化和平均路径长度两个可反映动态拓扑特征的参数进行模型性能评价,仿真结果证明了模型的有效性、可用性和准确性.     

WSN在高速列车运营环境监测中的应用框架研究

无线传感器网络(WSN)在高速列车运营环境监测中的应用尚处于起步阶段,介绍无线传感器网络在高速列车运营环境监测的应用,从统筹规划的角度构建应用框架以及不同场景的应用模型。通过研究基于无线传感器网络的高速列车运营环境监测理论与应用现状,分析列车运营环境监测的需求,搭建基于无线传感器网络的高速列车运营环境监测系统总体框架,并分别建立地面、车载、车地以及车站无线传感器网络架构。提出研究基于无线传感器网络的高速铁路运营环境监测系统关键问题,为进一步研究无线传感器网络在高速列车运营环境监测中的应用起到指导性的作用。     

无线传感器网络IPv6地址自动配置方案的研究与设计

提出一种无线传感器网络IPv6地址自动配置方案,给出全IP通信传感器节点的IPv6地址格式,并将无状态地址分配策略与有状态地址分配策略有机地结合,提出无线传感器网络IPv6地址自动配置方案。本文从重复地址检测开销、地址配置总开销及地址配置总延迟时间3方面对此方案与Strong DAD及MANETConf的性能参数进行比较分析,验证了方案的有效性和高效性。     

基于能量高效的无线传感器网络分簇路由的研究

对于低功耗自组织的无线传感器网络及能量高效的路由技术的研完是保障无线传感网络服务质量的关键技术之一.提出无线传感器网络路由算法的设计目标,提出一种可有效提高能量利用率,延长网络生命期的分簇路由算法,对簇的结构、簇首选择、簇的建立及数据传输等进行分析和论述,并通过LEACH和HEED算法进行仿真分析进一步证明其能有效提高网络生命期.     

小型无线传感器网络的实现与WLAN互联

目前无线传感器网络由于其覆盖范围较小,数据处理能力有限的特点,使其应用受到一定限制.而通过无线局域网覆盖多个无线传感器网络,就可以实现多个传感器网络的互联,为用户提供更加灵活,范围更大的信息服务.本文在设计并实现了基于SimpliciTI协议的小型无线传感网络的基础上,将其通过无线局域网覆盖,实现无线传感器网络的无线局域网接入与多个传感器网络的互联,并给出硬件和软件设计方案.     

基于ZigBee监测高速铁路基础设施监测的无线传感器网络研究与应用

本文根据对高速铁路基础设施状态监测的需求,设计和实现了一种监测高速铁路基础设施的无线传感器网络.采用JN5148 ZigBee模块和GPRS模块沿铁路沿线组建一个链状的无线监测网络完成数据采集、汇聚和远程传输的功能.本文首先阐述了网络节点硬件结构;然后根据节点能量有限的条件,设计了时间同步休眠的ZigBee网络节能策略和基于阈值的传感器采集节能策略,提高设备的生存周期;最后测试了该网络的传输性能,结果表明该无线监测网络可以对传感器信息进行准确采集、数据汇集和远程通信.     

基于无线传感器网络的山体滑坡监测预警系统设计

随着无线传感器网络（WSN）的兴起和发展,其相关技术已经成为物联网的基础技术而广泛地应用于各个领域。为此,利用无线传感器网络,结合GSM网络,设计了一种针对朔黄铁路山区沿线山体滑坡的监测预警系统,并进行了原型系统试验。相对于传统的人工监测和有线监测方法,该系统具有部署快速、节省人力等优势。     

无线传感器网络信息融合框架在铁路环境监测的应用

针对高速铁路周边环境监测应用中遇到的网络数据流量过大的问题，提出了一种新的无线传感器网络信息融合框架来有效地抑制这个问题，同时根据用户的不同需求，给出了一种信息反向查询机制。实验结果证明:该信息融合框架可以有效减少网络中的数据流量。     

铁路沿线线性无线传感器网络路由协议研究

针对铁路沿线环境监测对象种类繁多、位置分散的特点,设计一种无线传感器网络用于将传感器采集信息传输至监测中心,该无线传感器网络由传感器节点、轨边汇聚节点、机房汇聚节点及中继节点组成,重点研究提出轨边汇聚节点与机房汇聚节点之间线性无线传感器网络路由协议。鉴于铁路沿线传感器节点采集信息的重要程度不同,该路由协议根据信息重要程度对数据包进行优先级排序。综合考虑网络寿命和信息重要程度,以网络生命周期内传输数据包数量最大化为目标,建立数据包转发模型和数据包排队模型。在网络能耗均衡的前提下,采用减少优先级高的数据包的转发次数和减少优先级高的数据包在轨边汇聚节点的排队时延两种方式,减少优先级高的数据包的总传输时延。仿真结果表明,该路由协议可以显著减少高优先级数据包的传输时延,均衡使用网络能量,最大化网络寿命。     

城市轨道交通车辆数据无线下载装置研发

针对城市轨道交通车辆车载数据采集效率低及完整性无法保证的问题,提出并开发了一种应用于城市轨道交通车辆的数据无线下载装置。对该无线下载装置进行了体系结构搭建和网络性能分析,并进行了半实物仿真试验。试验结果表明,该数据无线下载装置具有较高的实用性与可靠性。     

一种实时轨道监测无线传感器网络与服务模型研究

列车在运行时,对轨道和路基等的承载设施进行全面监测并将获取的信息实时传送给机车操控人员和列车运行监控记录装置具有重要的科研和实用意义。以此为背景,本文建立一种多网关移动条件下对线路进行实时监测的无线传感器网络模型,描述网络的结构、定义传感数据生成的服务等级划分规则和数据的传输流程。提出一种在网关运动条件下基于相对位置信息的网络功率控制方法并进行相应的通信协议设计。仿真结果表明,在选择合理的底层通信协议的条件下,该网络能够保证监测数据的可靠传输,并满足节能和实时性要求。     

多跳超宽带无线传感器网络的能耗与网络容量分析

能量消耗、能量效率和网络容量是衡量传感器网络性能的重要指标。本文在分析基于超宽带技术的无线传感器网络节点能耗的基础上,对采用多跳通信方式的传感器节点进行建模与分析,并得出使得数据传输能耗最小的最优传感器节点间间距。最后本文针对超宽带技术提出了网络容量分析模型。仿真结果表明,在多跳通信方式下网络业务负载模式和传感器节点分布密度对传感器节点的能耗和能量效率都有着较大的影响且网络容量并非随着并行通信的传感器节点对数的增大而线性增大。     

城市轨道交通的无线传感器网络模型

在分析无线传感器网络的基础技术及基本功能的基础上,针对城市轨道交通工程的实际应用需求,构建了无线传感网络的具体模型.阐述了无线传感器网络在城市轨道交通中的具体应用,包括应用背景,需求分析,主要技术,网络模型,现状和前景等.无线传感器在城市轨道交通中的应用存在着大量待研究的新领域.     

无线网状网研究与发展

无线网状网WMN（wireless Mesh Network）是一种新兴的无线组网技术，支持节点多跳路由和转发功能，解决了有限发射功率条件下无线覆盖和数据吞吐率优化的两难问题。因其独特网状结构优势，无线网状网拥有比传统无线Ad hoc网络和无线局域网WLAN更高的可靠性、更高的数据吞吐率、更低的干扰以及更强的扩展性等特点，在军事通信网、公安移动数据网以及智能交通网络等领域对系统网络的设计具有重要价值。本文引入了WMN的概念及结构模型，详细介绍其特征及优势，并且分析其关键技术和热点问题，随后，提出一种轨道交通系统宽带无线覆盖应用模式，同时也介绍其他典型应用范例。最后，介绍了其标准化发展进程，并对其发展进行展望。     

太阳能补给的线性WSN路由算法研究

针对部署于铁路沿线的线性无线传感器网络生存周期短的问题,提出基于太阳能补给的节能路由选择算法。算法基于网络节点能耗最接近但不高于预设标准能耗值的原则进行转发节点搜索,从而将网络层次化并形成路由。在路由选择过程中考虑能量补给,通过构建理想状态下传感器节点能耗线性方程组,求解出最佳路由切换能量阈值。当网络中传感器节点剩余能量最小值低于路由切换能量阈值时重新选择路由。仿真结果表明本文所提出的节能路由选择算法可有效提高线性无线传感器网络在生存周期方面的性能。     

基于ARMA流量预测的WSN非均匀分簇双簇头选择算法

在无线传感器网络中引入双簇头机制可以用副簇头承担数据转发任务,能有效地分担主簇头的负载。但由于簇与簇的中继不同,转发簇头在不同时刻承担的转发任务不同,为此,有针对性地提出一种基于ARMA流量预测的W SN非均匀分簇双簇头选择算法,即AUDC算法,主簇头利用预测机制,根据簇内节点剩余能量选择副簇头。研究结果表明:采用该算法有效地延长了网络的生存周期,实现了网络的负载均衡。     

基于同心圆分簇的无线传感器网络路由协议的研究

针对无线传感器网络中LEACH协议的簇头分布不均匀以及不适合远距离传输数据的缺点,提出一种基于同心圆的分簇路由协议(CBCR).CBCR不仅改进选簇方法,而且引入管理节点负责簇头的选举.给出该协议的实现过程,通过与LEACH的比较,证明该协议能有效延长网络存活时间.     

蓝牙技术及其在测试与监控系统中的应用探讨

从蓝牙技术提出的背景和其优越性出发，分析了它的协议体系结构及其各个协议之间的关系。提出将蓝牙技术应用于测试与监控系统中，通过构建蓝牙无线传感器网络，实现测试与监控系统的无线化、数字化和现代化的解决方案。对蓝牙无线传感器的设计原则以及其优越性进行了较为详细的论述。通过给出一个蓝牙模块的硬件设计方案，说明了如何在实际的新产品中应用这一最新技术。     

基于无线数传的车轨耦合振动控制研究

提出直接在轨道上安装加速度传感器,再利用无线传感器网络将采集到的轨道振动信息无线传送至悬浮控制器,用于悬浮控制算法的研究思路。理论方面讨论了状态反馈变量的选取和状态反馈系数的确定并进行了仿真;实验方面讨论了面临的技术挑战,给出了研究的基本思路和可行的技术路线。