无线传感器网络节点调度算法及研究进展

随着无线网络技术的发展,无线传感器网络近年来引起了广泛的关注。该网络由大量具有有限感知能力和传输能力的节点组成。受节点自身能量的制约,如何能源有效的利用节点使得尽可能的延长网络工作时间成为了无线传感器网络设计的重中之重。针对无线传感器网络设计能源有效的节点调度算法可以完成这一目标。本文从技术角度给出了研究节点调度算法的意义,对现有的节点调度算法进行了分类、分析和比较。最后给出未来需要解决的若干个问题,相信会推动该领域的工作人员展开进一步的探索和研究。     

应用无线传感器网络的月表环境长期无人监测系统构想

针对月表昼夜温差大、月壤结构松散、空间辐射强的特点,提出一种应用无线传感器网络的月表环境监测系统构想,实现对月表环境的长期无人监测。该系统分别由月表无线传感器网络、月球中继卫星、地球中继卫星和地球地面站组成。通过月表无线传感器网络节点上的太阳能电池设计,实现节点的可持续工作。通过节点外形设计和采用电帘除尘技术,可防止节点被月尘掩埋。节点采用热控包覆和主动热控措施,能适应月球高低温环境。为提高无线传感器网络的生命周期,提出一种基于能量均衡的路由技术。针对月表环境监测系统,设计了月表-月球中继-地球中继-地球地面站的通信协议栈,地月中继通信技术能保证月表环境参数实时传回地面。与微波探测、月球车探测等传统月表环境探测技术相比,文章提出的系统具有能抵近探测、探测对象多、探测范围广、探测时间长、系统可靠性高和成本低的优势。     

基于ZigBee的无线传感器网络

提出一种基于Z igBee技术的无线传感器网络,该网络采用星型网络拓扑结构。为了降低每个传感器节点的功耗,同时延长传感器节点的寿命,采用STOP模式。在此模式下,传感器节点在低功率监测信道和定时周期性唤醒机制下工作,同时循环冗余校验CRC机制和加密算法的加入,更好地增加了系统的可靠性及安全性。     

采用无线传感器网络技术的新型无线报警网络

本文提出一种采用无线传感器网络技术的新型无线报警网络，通过设计报警网络的节点，制定数据路由算法，完成防灾报警功能。同有线报警相比，无线报警具有安装方便，无需大量布线，不损坏室内装潢，安全、价廉，网络冗余度高和误报率低的特点。     

基于FPGA的多节点无线振动传感器网络的研究

为了实现在军工业、农业、医疗和交通中的远程监控功能,本文设计了基于FPGA的多节点无线振动传感器网络。本系统是在FPGA基础上对SOPC进行软硬件设计,通过FPGA对多个Zig Bee网络节点进行数据采集与控制,能够使振动传感器的数据传输到上位机。经试验验证,本系统的测量精度高、灵敏度线性度好,具有广阔的应用前景。     

应用ZigBee技术的航天器内部三维空间定位方案

针对航天器内部缺少三维空间定位方案的问题,提出一种应用紫蜂(ZigBee)技术的无线传感器网络定位方案,即通过在航天器内部布置ZigBee无线传感器网络,设置若干数量的参考节点和未知节点,利用参考节点的先验位置信息,以及针对未知节点的测距信息,完成对未知节点的三维空间定位。建立基于参考节点平面的三维空间坐标系,根据到达角度(AOA)计算出未知节点的法向坐标(Z坐标),将未知节点投影至参考节点所在平面(XOY平面),利用三边定位法计算出未知节点在XOY平面的坐标。该方案理论上最少只需要6个参考节点,就可以实现对航天器内部未知节点的定位,并且不需要时间同步,适合于无线传感器网络的低复杂度设计需求;利用到达时间差(TDOA)算法进行AOA计算,通过对参考节点进行分层布局,避免使用复杂的天线阵列技术。仿真验证结果表明:本文方案具有较高的定位精度,同时具有较低的硬件和组网要求,以及较低的计算和通信开销,适合于航天器内部的三维空间定位。     

无线传感器网络中故障节点检测与修复方法综述

无线传感器网络WSNs（Wireless Sensor Networks）的网络故障节点问题已引起人们的极大关注。针对这个问题，将修复方法分为可连通情境下修复和非连通情境下修复，并将二者进行对比分析，对不同类型的故障节点检测算法进行了归纳，最后对无线传感器网络中故障节点检测与修复的发展进行展望。     

无线传感器网络中DMST拓扑控制算法

为了延长无线传感器网络的生命周期,进行了无线传感器网络中拓扑控制策略的探索性研究,提出了一种基于最小生成树的分布式拓扑控制算法(MST-based distributed topology control algorithm,DMST),该算法能够保持拓扑控制前后网络中任意两点之间最大限度K容错连通特性.在OPNET仿真平台上对该算法进行仿真,最后与无线传感器网络传统的两种节能路由协议基于信息协商的传感器协议(Sensor Protocols for Information via Negotiation,SPIN)和直接扩散协议(Directed Diffusion,DD)在同等条件下针对节点能量使用进行对比,结果表明,DMST算法使得节点能根据自身剩余能量状况对节点运行模式进行控制,达到节能目的.DMST除了能通过改变K值来调整网络的容错能力之外,还能根据节点最大移动速度和Hello包间隔进行拓扑调整,有助于保持移动网络的拓扑稳定性.     

无线传感器网络的容错拓扑控制技术

为了延长无线传感器网络的生命周期,进行了无线传感器网络中拓扑控制策略的探索性研究,提出了容错拓扑控制算法(Fault Tolerant Topology Control Algorithm,FTTC).在OPNET仿真平台上将FITC协议与无线传感器网络中传统的两种节能路由协议基于信息协商的传感器协议(Sensor Protocols for Information via Negotiation,SPIN)和直接扩散协议(Directed Diffusion,DD)在同等条件下针对节点能量使用进行对比,结果表明FFIE算法使得节点能根据自身剩余能量状况对节点运行模式进行控制,达到节能目的;最后与传统的平面按需路由协议动态源路由协议(Dynamic Source Routing Protocol,DSR)和临时按序路由算法(Temporary Ordered Routing Algorithm,TORA)在网络生命周期方面进行了比较,仿真结果表明,FTTC协议比DSR和TORA在单位时间内耗尽全部能量的节点数要少,因此网络生命周期更长.     

基于ARM与ZigBee的嵌入式无线传感器网络网关的设计

针对ZigBee无线传感器网络与传统Internet网络之间进行数据交换的需求,设计实现了一种嵌入式网关,采用S3C2440A ARM芯片与CC2431 ZigBee芯片作为核心,扩展多个功能模块构成硬件平台,软件方面移植Linux作为嵌入式操作系统,Lighttpd作为嵌入式Web服务器,Sqlite作为嵌入式数据库,通过CGI技术实现用户与嵌入式Web服务器之间的数据交互,网关节点中的S3C2440A芯片与Sink节点的CC2431芯片之间采用串口进行通信,具有无线传感器网络的数据管理、存储及远程查询的功能,从而实现了传统Internet协议网络与ZigBee协议无线网络之间的数据交换。     

大规模箭载无线传感网络技术研究

无线传感网络技术是未来火箭测量系统发展的关键技术之一,大规模的箭载无线传感网络技术是箭载测量系统的发展趋势。简单介绍了现有箭载无线传感器网络的应用以及目前国内对于箭载无线传感网络的研究现状,归纳了其技术特点,在此基础上提出了对新一代大规模箭载无线传感器网络设计的思路与相关技术,为进一步实现箭载测量系统的“无缆化”提供参考。     

ZigBee无线网络星载应用可行性研究

针对当前卫星上存在电缆多、电气连接复杂等问题,文章提出用ZigBee无线网络代替传统星载总线的设计构想。结合空间应用的特点,对ZigBee星载应用的优势进行了分析,并提出了相应的可行性设计建议,包括ZigBee星载应用的系统组成、网络拓扑、帧结构以及网络节点的实现方案,研究结果可以为未来卫星和空间站电子系统的设计提供参考。     

无线传感器网络空中目标跟踪任务分配技术的研究

以无线传感器网络对空中飞行目标跟踪为背景，针对无线传感器网络协同技术中的任务分配问题，以降低传感器节点之间的通信能量消耗为目的，提出了一种基于弹性神经网络的任务分配算法。首先对多动态联盟多目标跟踪问题进行建模，然后依据最小能量准则，采用一种非全连接的环形结构的弹性神经网络模型，解决了多目标跟踪时的任务优化分配问题以及多个动态联盟对传感器资源竞争冲突时系统能耗增加的问题。仿真结果表明，该算法与传统的方法相比，大大降低了跟踪系统的能量消耗。     

基于射频传感网络与GPRS的监测系统设计

文章针对目前多数射频监测技术只适合短距离的缺点，提出一种射频网络与GPRS相结合的远距离无线监测系统设计方案，重点介绍系统软硬件的设计，以ARM7芯片S3C44BOX为核心构建基站，以51系列STC89C52RC单片机为核心构建射频传感网络采集节点，各节点与基站的通信由NRF905射频收发模块来实现。文章还对射频传感网络的拓扑结构和通信协议进行了设计，成功解决了射频传感网络中的冲突检测、隐藏节点等问题，保证了系统的可靠性。最后进行了通信测试实验，证明了方案的可行性。     

基于网络效用的OFDM卫星移动通信系统呼叫接纳控制

在天地一体化网络中,OFDM卫星移动通信系统更有利于与地面无线网络融合。呼叫接纳控制是无线资源管理中的关键问题,本文针对OFDM卫星移动通信系统提出了一种基于网络效用和动态系统资源的星上呼叫接纳控制方法,采用集中式接纳控制,对卫星系统资源的集中管理可有效降低呼叫等待时延。所提出的接纳控制方法基于不同业务的网络效用函数,采用跨层设计思想,根据物理层卫星信道状态变化更新OFDM子载波传输能力,在呼叫接纳控制过程中动态调整分配业务带宽,实现整个网络效用最大化,同时保证业务的QoS要求。仿真结果表明,在系统业务负载饱和的情况下,该方法系统资源利用效率显著优于基于用户端最小阻塞概率的接纳控制方法和基于用户端业务QoS的接纳控制方法,非常适合于资源受限的卫星系统。     

基于TC35i和C8051F020的远程数据采集系统

本文提出了一种用混合信号系统级单片机C8051F020控制GSM网络引擎TC35i实现远程数据采集的方案。在描述了远程数据采集系统原理、构成和功能的基础上，对无线通讯模块及硬件和软件设计部分也进行了详细介绍。     

基于神经网络在线建模的非线性动态系统中传感器故障检测方法

本文提出一种基于神经网络在线建模的动态非线性系统中传感器故障检测方法，它首先利用神经网络在线建立动态非线性系统的超前一步预测模型，然后利用神经网络对传感器的预测输出和传感器实际输出之差与一预定阈值比较以检测传感器故障。本文的优点是可以检测多个传感器故障，同时由于采用在线学习方式，非常适于航天器自主系统传感器故障检测的需要。此外，故障检测阈值的选取也比较简单。为了验证本文方法，仿真了一控制系统中同时发生漂移故障的两个传感器故障检测过程。结果表明，方法十分有效。     

A low-cost femtosatellite to enable distributed space missions

A new class of distributed space missions is emerging which requires hundreds to thousands of satellites for real-time, distributed, multi-point sensing to accomplish long-awaited remote sensing and science objectives. These missions, stymied by the lack of a low-cost mass-producible solution, can become reality by merging the concepts of distributed satellite systems and terrestrial wireless sensor networks. However, unlike terrestrial sensor nodes, space-based nodes must survive unique environmental hazards while undergoing complex orbital dynamics. A novel sub-kilogram very small satellite design is needed to meet these requirements. Sub-kilogram satellite concepts are developing elsewhere, such as traditional picosatellites and microengineered aerospace systems. Although viable technical solutions, these technologies currently come at a high cost due to their reliance on high-density technology or custom manufacturing processes. While evaluating these technologies, two untapped technology areas became evident that uniquely encompass low cost and mass producibility by leveraging existing commercial production techniques: satellite-on-a-chip (SpaceChip) and satellite-on-a-printed circuit board (PCBSat). This paper focuses on the design, build, and test results of a prototype PCBSat with a prototype unit cost less than $300. The paper concludes with mission applications and future direction.