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.     

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。     

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.     

铁路沿线线型无线传感器网络高效路由协议

为防止网络“热区”现象,针对铁路沿线无线传感器网络多呈线型分布的结构特点,提出一种基于服务质量的能耗均衡分簇路由协议（ECRPQ）。首先,部署网络节点,计算节点能量消耗,建立能耗均衡的非均匀节点部署模型并进行网络分簇。然后,设计路由协议,在簇首选举时引入节点动态剩余能量和节点担任簇首轮次的影响因素,在通信阶段采用TDMA机制和CDMA机制相结合的方式,在进行时间同步校准时严格保证簇内节点时间同步。最后,通过MATLAB进行仿真实验,从网络生命周期、网络吞吐量和节点平均时延3个方面将ECRPQ与LEACH、LEACH-C这2种经典协议进行对比。结果表明：当网络节点总数为200个时,ECRPQ的网络生命周期明显更长,达到600 s;ECRPQ的网络吞吐量更大,分别比LEACH和LEACH-C提高128.7%和84.6%;ECRPQ的节点平均时延更低,分别比LEACH和LEACH-C降低52.8%和43.2%。     

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.     

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.     

无线传感器网络定位与信息采集系统的设计

简要介绍了传感器网络中常用的定位技术,讨论了应用CC2431实现基于接收的信号强度指示(RSSI)的分布式定位算法,描述了定位及信息采集系统搭建的过程,包括采用嵌入式技术构建传感器节点、基于ZigBee协议栈Z-Stack的应用开发及人机交互平台的设计,着重分析了定位过程中协议栈数据帧交互的流程。结果表明:在室内环境下,系统定位实时性强,可满足传感器数据在线监测的需求。     

无线传感器网络在矿山微震定位系统中的应用

针对传统矿山定位监测系统中有线方式成本高、资源浪费、可操作性差等问题,将无线传感器网络技术应用于矿山微震定位。通讯系统采用由末端网络节点和中心节点构成的星形无线传感器网络结构。应用时钟同步技术,末端节点将矿震信号通过射频模块上传给中心节点,进而通过上位机完成对数据的进一步处理。该系统为无线通信在矿山越界开采监测中的应用研究。     

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.     

滑坡监测无线传感器网络基于事件的信道分配方案

在高速铁路沿线的山体斜坡上部署无线传感器网络,用于监测山体斜坡变化情况。综合考虑传感器节点能量有限性和对采集信息的实时性需求,提出一个基于事件的信道分配方案用于滑坡监测信息的传输。以是否有列车经过山体斜坡区域作为事件,当无列车经过时,为节点分配活跃周期和睡眠周期,采用TDMA的方式唤醒节点并分配一个可用信道进行数据传输,从而在保证数据传输的前提下节省节点能量,延长网络寿命;当有列车即将经过时,节点完全进入活跃周期,采用多个信道并行传输的方式传输数据,减少传输过程中由于信息碰撞造成的信息丢失和重传,从而降低传输时延,提高信息传输的实时性。最后,通过仿真实验分析系统性能,证明所提方案的有效性。     

基于无线电能传输供电方式的有轨电车能耗分析研究

结合有轨电车实际运行工况与牵引动力系统效率等参数对车辆牵引动力系统能耗进行仿真分析研究.提出了有轨电车系统效率计算方法.结果表明,车辆基本运行阻力造成的能耗和车载辅助供电系统用电之和占车辆总能耗的2/3左右,其余能耗由车辆动力系统产生.定量分析了车辆运行中产生的各项能耗,为车辆能量利用效率的提升研究提供依据.     

无线传感器网络中一种基于簇头预测和功率控制的节能路由算法

在无线传感器网络中,节点能量有限且一般没有能量补充,因此如何减少节点的能量消耗成为路由协议的研究目标。文中提出一种基于簇头预测和功率控制的节能路由算法CHFPC(Cluster Head Forecasting andPower Controlling),该算法利用能量和距离参数对簇头进行预测,并将功率控制这一机制引入分簇路由和数据传输的过程中,从而使节点的平均能耗降低。最后用OMNeT++仿真的结果表明所提出的方案在网络生存时间和网络总剩余能量指标上比LEACH算法分别提高23%和15%,而且节点生命周期也明显长于LEACH算法。     

基于Zigbee的无线传感器网络在铁路上的新应用

介绍了ZigBee技术在国内外的最新研究和应用,分析了ZigBee技术网络拓扑结构,设计了一种新型ZigBee无线传感器网络应用在铁路沿线的方式,给出了一种铁路自然灾害监测与预警系统中的Zigbee无线传感器网络应用方案。     

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。     

一种基于无线传感器网络的安全优先门限敏感分簇路由协议

为构建基于无线传感器网络的铁路防灾安全监控系统,在门限敏感的节能型网络协议(TEEN)基础上,提出1种安全优先门限敏感分簇路由协议(SPTC).确定SPTC的网络架构,基于能量计算公式设计簇头分布算法及簇头和副簇头选举算法,以及路由建立步骤和数据采集流程.在协议中定义副簇头,保证数据路由的可靠性及数据自身传输的安全,提高协议的安全性;在汇聚节点(SN)附近区域布置更小规模的簇,在兼顾剩余能量与节点距离的准则下选择最佳的簇头节点,以提高协议的节能性.采用OMNeT++网络仿真工具对SPTC进行了建模仿真.仿真结果表明:当网络工作了10 000 s时,低能量节点数量比低功耗自适应聚类层次协议(LEACH)减少了60％;当灾害数据采集概率为0.5％时,基于SPTC协议的网络检测周期是基于LEACH的1.7倍.     

能源计量网络建设在节能降耗中的作用

实现能源计量数据的采集、统计、分析、汇总等传输自动化和信息化,将大幅降低工作量,减少计量数据在采集等一系列集合过程的失误,提高数据的采集速度和准确率,便于企业领导实时地了解和掌握有关信息,从而更有效地制定决策和指挥生产。