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。     

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。     

风洞无线智能传感器网络及无线测量技术研究

风洞试验现场,特别是大型连续式风洞试验现场的电磁环境非常恶劣,而风洞实验中的测量信号又是毫伏级的微弱信号,采用传统测量方式难以克服恶劣的电磁环境对测量系统的干扰。对于运动物体或无法布线的试验环境进行参数测量时,传统测量方式完全不起作用。针对上述问题,笔者对风洞无线智能传感器网络和无线测量技术进行了研究,采用ZIGBEE技术实现了风洞无线智能传感器网络和基于该网络的无线测量模块。极大地增强了测量系统的抗干扰能力,提高了风洞试验的精细化程度,降低了测量系统的经济成本。     

无线传感器网络的低功耗研究

在野外等一些环境下的无线数据采集系统中,由于地理环境恶劣、节点数量多等原因很难更换电源电池,因此有效地降低系统各层的功耗、提高系统的生命周期尤为重要.文中在论述传感器节点结构的基础上,分析如何对传感器节点的动态电压调度、MCU能量消耗控制、动态功率管理、收发模块节能等硬件电路以及对MAC层、网络层的软件协议降低系统耗能.     

无线传感器网络定位算法改进

提出了一种建立在TEEN协议基础之上反应式网络的应用.反应式网络是一种对适时性要求较高的网络,用三角定位法对传感器节点进行定位,在定位的基础上,使得簇首节点的选定更为容易,在一定程度上能节省节点能源、延长网络寿命.     

一种基于CC1010芯片的无线传感器网络节点设计

介绍了一种基于CC1010芯片的无线传感器网络节点设计,分析了传感器网络节点结构和CC1010芯片的功能及应用,探讨了基于CC1010芯片的网络节点机硬件工作原理,据此给出节点的硬件电路设计,并利用C51RF-2型仿真器完成对节点编程.经过测试,基于CC1010芯片的无线传感器网络节点具有无线通信、传感、信息处理等功能,并且具有结构简单、性能稳定、功耗低、抗干扰能力强等优点.     

基于无线传感器网络的机场特种车定位算法研究

机场停机坪内特种车辆的定位是机场场面监控的重要部分,基于无线传感器网络实现对机场特种车辆的实时定位。针对RSSI值易受环境影响问题,采用高斯模型对采集的RSSI值进行筛选,通过空间补偿模型将节点映射到同一平面,并提出了修正加权质心定位算法,修正权重系数,提高定位精度。仿真结果表明,该算法能够满足机场特种车定位精度的要求。     

水下无线传感器网络目标定位算法

提出了一种基于目标位置的定位转换算法,通过对水下声波传播衰减的研究,推导出距离与声强度的公式,进一步由节点接收到目标强度信息计算出节点与目标的距离进行定位。当目标处在水下传感器网络内部时,根据节点接收到信号强度的大小,进行加权质心定位算法。为解决三维坐标系下目标深度的计算,通过在海面设置大功率骨干节点,通过主动探测声呐测得目标的距离与角度,从而计算出目标深度。仿真验证表明,本文算法的有效性。     

基于测距的无线传感器网络的定位算法的研究

无线传感器网络作为一全新的信息获取和处理技术,在国防、工农业、环境监测等众多领域都有着重大的应用价值和科研价值。而节点定位信息在无线传感器网络中是一项必需的基础信息。针对基于测距的定位算法进行研究,将算法分成三种情况进行讨论,并提出一种新的角度权值定位算法,仿真实验表明算法具有较高的定位精度。     

应用ZigBee无线传感器网络构建电子护栏的研究

根据场区安全防护的需求,研究采用基于ZigBee技术的无线传感器网络构建电子护栏的问题。首先介绍无线传感器网络的特点及其组织结构,分析ZigBee的技术特征,给出ZigBee协议栈模型。在此基础上,提出构建电子护栏系统的设计方案,并分析网络系统的路由协议,给出系统软硬件开发的流程。     

无线传感器网络时间同步协议动态切换机制

针对当前无线传感器网络时间同步协议通用性差的问题,提出了基于主动编程思想的时间同步协议动态切换机制,设计了能够动态适配的时间同步协议切换框架,重点讨论了节点间相互通信、时间戳标记、协议切换、本地时间与全局时间的转换等4个关键问题,并且在TinyOS（Tiny Operating System,微操作系统）平台上对新机制进行了仿真验证,比较了新机制同2种主流时间同步协议之间的性能差异.仿真结果表明：新机制能实现时间同步协议的动态配置,提高协同效率,节省切换开销,具有良好的应用前景.     

基于混合滤波的无线传感器网络融合跟踪方法

 针对无线传感器网络(WSN)中的多传感器融合目标跟踪,提出一种混合滤波算法,称为无迹混合集中式粒子滤波(UM CPF)。该算法使用了一个混合的粒子传播方案。在使用集中式粒子滤波(CPF)对WSN中的节点测量信息进行融合时,粒子滤波器中的一部分粒子使用从无迹变换(UT)获得的高斯分布作为建议分布进行粒子传播,而剩余的另一部分粒子则简单地使用状态转移先验分布进行粒子传播。WSN中的融合跟踪仿真结果表明,和纯粒子滤波算法CPF相比,在仿真速率相当的情况下,混合滤波算法明显提高了跟踪精度和稳定性。     

A Self-organizing Bearings-only Target Tracking Algorithm in Wireless Sensor Network

In the bearings-only target tracking, wireless sensor network (WSN) collects observations of the target direction at various nodes and uses an adaptive filter to combine them for target tracking. An efficient network management is necessary to gain an optimal tradeoff between locating accuracy and energy consumption. This article proposes a self-organizing target tracking algorithm to select the most beneficial subset of nodes to track the target at every snapshot. Compared with traditional methods, this scheme avoids the need for keeping global position information of the network as in greedy selection. Each node judges its future usefulness depending on the knowledge of its own position and using simple mathematics computation. Simulations indicate that this scheme has locating accuracy comparable to the global greedy algorithm. Also, it has good robustness against node failure and autonomous adaptability to the change of the network scale. Furthermore, this algorithm consumes limited energy because only a portion of nodes partakes in the selection at every snapshot.     

基于ZigBee无线传感器网络的功率测量系统

论述了基于ZigBee无线网络的功率测量系统的硬件组成和软件协议。与传统功率测量系统相比,无线系统具有很高的灵活性,表现为传感器数量可扩充,空间覆盖范围广,可用于测量移动尤其是旋转目标,以及便于携带和安装等特点。     

基于模糊贝叶斯网的空战传感器资源管理方法

空战中目标状态信息的不确定性、目标与我机相对态势是影响机载传感器资源分配问题的重要影响因素.针对此问题,提出一种基于模糊贝叶斯网(FBN)的空战传感器资源管理方法,以空战传感器资源管理中涉及的影响因素因果关系作为建网依据,将目标信息增量、目标威胁、飞行员指令作为证据变量驱动网络进行概率推理,从而获取空战传感器资源的分配结果.仿真结果表明,与传统方法相比,方法的自适应变间隔采样策略能够根据目标威胁及飞行员指令影响,管理空战态势不同阶段的传感器资源以满足空战作战任务需求.     

应急通信中 WSN 的角色及生存性分析

无线传感网（WSN）具有部署方便、灵活健壮的特点,在应急通信场合发挥着重要作用,但复杂恶劣的网络环境对无线传感网的设计和部署提出了更高要求。说明了应急通信的特点,并分析了应急通信中无线传感网的角色及面临的技术挑战。从网络生存性的角度归纳了网络生存性的相关研究工作,并重点探讨了应急通信环境下无线传感网的生存性技术问题。     

A New Exposed-terminal-free MAC Protocol for Multi-hop Wireless Networks

This article presents a new multichannel medium access control (MAC) protocol to solve the exposed-terminal (ET) problem for efficient channel sharing in multi-hop wireless networks. It uses request-to-send and clear-to-send (RTS/CTS) dialogue on a common channel and flexibly opts for conflict-free traffic channels to carry out the data packet transmission on the basis of a new channel selection scheme. The acknowledgment (ACK) packet for the data packet transmission is sent back to the sender over another common channel thus completely eliminating the exposed-terminal effects. Any adjacent communication pair can take full advantage of multiple traffic channels without collision and the spatial reuse of the same channel is extended to other communication pairs which are even within 2 hops from them. In addition, the hidden-terminal effect is also considerably reduced because most of possible packet collisions on a single channel are avoided due to traffic load balance on multichannels. Finally, a performance comparison is made between the proposed protocol and other typical MAC protocols. Simulation results evidence its obvious superiority to the MAC protocols associated with other channel selection schemes and traditional ACK transmission scheme as well as cooperative asynchronous multichannel MAC (CAM-MAC) protocol in terms of four performance indices: total channel utilization, average channel utilization, average packet delay, and packet dropping rate.