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。     

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%。     

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.     

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.     

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。     

对无线HART网络的图表路由算法的研究

在无线HART网络层协议中图表路由算法被规定为常规的路由方法.协议仅对图表路由算法进行了定义以及规定了其特点,并没有实现明确的仿真以及评估,本文在TinyOS中运用nesC语言对图表路由算法进行仿真,并且在吞吐量、延迟2个方面与AODV协议进行对比评估,通过TinyOS模拟仿真和评估可以看出,图表路由算法在无线HART网络中具有明显优势.     

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.     

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.     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。