无线传感器网络Range-free自身定位算法仿真分析

定位技术是无线传感器网络重要的支撑技术之一。文章在总结有关定位算法的文献和研究成果的基础上。介绍了6种代表性的Range-free定位算法的原理,在Matlab环境下构造了网络拓扑场景进行了仿真实验,对6种代表性算法的性能进行比较并分析总结,指出了今后无线传感器网络定位算法的研究中所需解决的问题。     

无线传感器网络路由协议研究与分析

集成了传感器、嵌入式技术、分布式信息处理技术和无线通信技术而形成的无线传感器网络(wireless sensor network,简称WSN)是一种全新的信息获取和处理技术。但由于无线传感器网络的特点,使其路由协议即不同于传统的网络,又有别于ad hoc网络。对几种典型无线传感器网络路由协议进行了详细分析与比较,并针对LEACH算法存在的问题提出了一种改进方案。     

一种基于无线信号辅助的室内无死角定位算法

针对传统惯性导航系统定位误差随时间积累的问题,提出了一种基于无线信号辅助定位的室内无死角定位算法。该算法首先利用加速度计、陀螺仪、磁力计和气压计等传感器数据实现三维定位,然后利用无线信号对惯导定位中的位置偏差进行实时校正,再通过航向最优估计算法对航向误差进行修正,在位置和航向上增强惯导系统的实用性。利用实验室自主研发的微惯性测量单元固定在腰部脊椎位置进行实验验证,结果显示基于无线信号辅助的室内无死角定位算法精度达到1%以内,与纯惯导技术相比,能够提供更持久和准确的三维位置信息。     

RSSI及TOF测距技术及仿真研究

无线传感器网络综合了嵌入式计算、传感器和通信等多种技术,可以实现对信息的获取与处理;借助其他辅助定位方式,可以实现对非合作目标的定位。而无线传感器网络测距技术是实现定位的基础。对TOF和RSSI这2种测距技术进行了深入的研究,比较这2种测距技术在不同范围内的测距效果,进而为工程应用提供理论基础。     

低能耗无线传感器网络节点值守机制的研究及实现

针对无线传感器网络节点能源有限性设计了一种基于GAF算法的改进休眠调度算法,根据邻居节点信息合理调度节点睡眠,平衡网络内节点工作时长,在保证较高的网络覆盖率的同时最大限度延长网络生命周期.最后通过仿真验证了该算法的性能.     

一种考虑传感器位置误差的改进源定位算法

在无线传感器网络的定位问题中,通过移动目标与传感器之间的到达时差(TDOA)与到达频差(FDOA)测量量可以估计目标的位置和速度。但是,当传感器自身信息存在误差时,传统的定位方法将失去精确的定位效果。针对带有传感器误差的源定位问题,基于极大似然(ML)法获取一个封闭的近似解。提出了一种改进的近似极大似然(AML)算法,更新带有传感器误差的代价函数,不仅能实现实时定位,而且保证全局收敛。仿真结果表明,本文算法在存在传感器误差场景下依然可以达到克拉美-罗下限(CRLB),比已有的改进两步加权最小二乘(2-step WLS)法更有效。     

无线传感器网络覆盖新算法研究

目前无线传感器网络对时间空间连续分布的物理量进行监测时存在着节点分布不合理，覆盖效率低，网络计算量大等问题。采用流体力学中数值分析的动态嵌套网格技术，设计了一种新的基于动态嵌套网格技术的无线传感器网络覆盖算法。最后对该算法进行仿真实验，结果表明该算法在相同监测精度时所得到的覆盖效率、覆盖均匀性、能效指标等比传统的覆盖算法有所优化。     

一种修正的DV-Hop无线传感器网络节点定位算法

无线传感器网络（Wireless Sensor Network．WSN）融合了传感器技术、信息处理技术和网络通信技术,与塑料电子学、仿生人体器官被称为全球未来三大高科技产业,应用前景非常广阔。它是一种全新的信息获取平台,可以在广泛的领域实现复杂的大范围的监测和追踪任务,而网络节点自身定位时大多应用的前提和基础。事件发生的位置和获取信息的节点位置是传感器节点监测消息中所包含的重要信息．没有位置的监测消息毫无意义。     

基于量测一致性的分布式多传感器多目标跟踪算法

针对无线传感器网络跟踪多目标过程中传感器能搭载的计算负荷有限,不宜采用复杂算法实现数据处理的问题,提出了一种基于量测一致性的分布式多传感器多目标跟踪算法。算法采用计算相对简易的最近邻域法处理多目标跟踪中的数据互联问题,针对最近邻域法容易受杂波干扰的情况,通过量测的平均一致性迭代来改进算法的性能。仿真结果证明,算法具备有效抑制因误判产生的错误量测对跟踪过程干扰的性能,实现了良好的传感器网络跟踪精度和估计信息一致性。     

无线传感器网络超声波定位算法的研究

在无线传感器网络定位中,距离定位机制受无线传感器设备功耗、价格和硬件限制及对定位精度的要求,距离定位机制比较容易实现的解决方案.介绍了超声波传感器定位的原理,提出了基于传感器数学模型的目标定位方法,在此基础上建立基于超声波的目标定位系统,最后分析了超声波传感器定位中存在的问题.     

一种基于Multi Agent的无线传感器网络数据收集算法

提出了构造多Agent协作模型的方法,设计了基于多Agent的无线传感器网络的数据收集算法ARDG(activereliable data gathering algorithm),将多Agent的协作思想结合到数据路由的计算中,该算法在无线传感器网络资源限制,如在传感器存储空间和能量有限等条件下,提高了数据收集的主动性和可靠性,理论和仿真实验证明了该方法的可靠性与时效性。     

无线传感器网络节点的研究与设计

无线传感器网络节点的设计,对于构成一个实际的无线传感器网络应用系统具有重要意义。本文在对ZigBee协议和无线传感器网络体系结构进行论述的基础上,设计了一种基于ZigBee协议和PIC18F4620单片机的无线传感器网络节点。该节点采用了一款符合IEEE802.15.4标准的ZigBee无线网络芯片CC2420,通过PIC18F4620单片机的SPI接口实现单片机和ZigBee芯片的通讯。文中对该节点开发设计过程中的主要问题进行了较详细的论述,对传感器网络设计与应用具有参考价值。     

Secure wireless collection and distribution of commercial airplane health data

The introduction of wireless communication capabilities supporting transfer of sensor data and information on-board commercial airplanes as well as between airplanes and supporting ground systems has the potential to significantly improve the safety and efficiency of air travel. The benefits, however, come at the cost of information security vulnerabilities introduced by data networks. Regulatory institutions, including the FAA, are aware that security requirements for network-enabled airplanes must be fully identified. Therefore, this focuses on wireless airplane health monitoring and management, and contributes a security framework to identify threats and system requirements to mitigate these threats. We also present challenges and open problems in enabling secure use of wireless sensor networks for health monitoring and control of commercial airplanes.     

Local node selection for localization in a distributed sensor network

This paper discusses a new localized resource manager for a wireless sensor network of bearings-only sensors. Specifically, each node uses knowledge of the target under surveillance to determine whether it should actively collect measurements and how far to disseminate the data in order for the sensor network to maintain track of the target. At each node, the resource manager requires only knowledge of the relative location to the target for itself and the active nodes from the previous snapshot. The decentralized strategy represents a modification to the global node selection (GNS) method that exploits knowledge of the location of all nodes in the network. Simulations show that despite the lack of global network knowledge, the new localized management method is almost as effective as GNS in terms of balancing the tradeoff between energy usage and localization accuracy.     

无线传感器网络的异构性研究

随着无线通信技术和微电子技术的快速发展,低成本、高度集成和自组织的无线传感器网络将会逐渐普及.首先总结归纳了无线传感器网络异构性的几种表现形式,如计算能力异构性、节点能量异构性、链路异构性及网络协议异构性,然后介绍了异构无线传感器网络层次网络体系结构和两种适用于无线传感器网络的标准.最后对无线传感器网络的安全问题进行简单探讨.     

基于改进引力搜索算法的认知无线网络频谱分配

为了提高认知无线网络频谱资源利用率,提出一种基于改进引力搜索算法的频谱分配方案。该方案 将质子位置信息映射为频谱分配变量,提出一种非线性引力衰减因子,以增强算法对于频谱分配可行解的搜索 能力。其次,为了保持算法对于频谱分配可行解的最优搜索方向,采用全局最优引导策略为质子增加记忆能力。 然后,提出动态高斯扰动策略,随着算法迭代自适应地调整扰动步长,避免算法陷入局部最优。最后,针对频 谱分配问题的离散化特性,引入Sigmoid 函数使质子的位置离散化。仿真实验结果表明,改进引力搜索算法能 够有效地实现频谱分配问题的优化求解,取得了相对较高的网络效益和用户公平度。     

Information space of sensor networks: Lagrangian,energy-momentum tensor,and applications

It is a challenge to investigate the interrelationship between the geometric structure and performance of sensor networks due to the increasingly complex and diverse architecture of them. This paper presents two new formulations for the information space of sensor networks, including Lagrangian and energy–momentum tensor, which are expected to integrate sensor networks target tracking and performance evaluation from a unified perspective. The proposed method presents two geometric objects to represent the dynamic state and manifold structure of the information space of sensor networks. Based on that, the authors conduct the property analysis and target tracking of sensor networks. To the best of our knowledge, it is the first time to investigate and analyze the information energy–momentum tensor of sensor networks and evaluate the performance of sensor networks in the context of target tracking. Simulations and examples confirm the competitive performance of the proposed method.