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。     

分层结构传感器网络中有效密钥管理协议设计

密钥管理是传感器网络中最基本的安全服务.文章重点设计一种轻量级的密钥管理协议来保证数据包在传感器网络上的安全传输.引入了一种能量有效的层次结构的网络模型,该层次型分簇网络中利用邻居节点数和剩余能量等标准判断下一跳的选取,以建立有效的源节点到目的节点的安全路由.详细分析了网络安全通信中的组密钥管理机制,该机制中单个传感器节点不需要存储大量的共享密钥,按照不同的传输信息和安全需求存储相应类型的密钥.仿真结果表明本协议的平均能耗远远低于传统Kerberos协议的平均能耗.     

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。     

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。     

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.     

基于无线传感器网络的低功耗目标探测系统设计与实现

基于无线传感器网络的目标探测系统利用磁场、振动、声音等环境参数的变化实现对移动目标的探测.针对无线传感器网络的能量受限问题,从传感器节点硬件选型、节点休眠设计、网络拓扑结构设计和数据传输协议设计等方面出发,进行系统低功耗设计优化.实验结果表明,该探测系统在传感器节点采用容量4 A·h锂电池,采样率10 Hz情况下,平均...     

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.     

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。     

一种基于多代理的传感器网络IPv6地址配置协议

为了更好的发挥无线传感器网络的效能,方便与 Internet的互联,需要实现无线传感器网络IP地址的自动配置.因为IPv6可以提供大量网络地址,更符合无线传感器网络要求地址数量较多的这个特点,所以本文针对无线传感器网络提出了一种基于多代理的IPv6地址自动配置协议SNMAAP,通过在网络中使用地址代理,不仅可以使节点在很短的时间内获得可用地址,而且也降低了地址出现冲突的概率和网络开销.在OPNET仿真平台上对SNMAAP协议以及两种地址配置协议IPv6 Stateless Autoconfiguration协议和MANETconf协议进行了仿真,实验结果表明在相同条件下SNMAAP协议不仅保证了地址的唯一分配,协议的开销、延迟和重复检测开销也均较小.     

一种新传感器组网策略在纯方位目标跟踪中的应用

纯方位目标定位精度不仅与所选择的节点数目有关，而且还与目标和节点间的相对位置有关，为了同时满足目标的定位精度尽量高和节点能量消耗尽量少这一要求，提出了一种改进的基于多目标蚁群优化算法的传感器节点组网策略。在此基础上，推导了基于当前统计模型的分散式纯方位跟踪算法并对纯方位机动目标实施跟踪。仿真结果表明：在选择相同数目节点的前提下，本文所提出的节点选择方法与传统的最近邻方法相比，跟踪精度不仅得到了提高，而且还节约了节点的能量消耗。     

基于极大似然的单传感器误差配准算法

对单传感器系统误差配准问题进行了研究,首先理论分析了传感器量测系统误差对固定目标探测定位的影响,给出了传感器运动将造成固定目标产生虚像做类似运动的结论;在此基础上,提出了一种基于极大似然的单传感器误差配准算法,该算法基于极大似然准则,利用运动传感器对固定目标虚像位置的多时刻跟踪滤波信息,构建对传感器量测系统误差的极大似然估计,并通过进一步迭代估计获得系统误差最终估计结果,从而能够利用位置未知的固定目标实现运动平台单传感器量测系统误差的精确配准。     

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。     

基于可观测性和可靠性的传感器分布优化设计

为了解决航天器的故障检测的传感器分布的设计问题,本文提出一种描述系统故障的有向图模型,针对该模型,给出了基于可观测性和可靠性的传感器分布的设计问题的描述,并提出了优化设计的思想。根据该思想给出了传感器分布优化设计方案,该方案考虑了故障的可观测性和故障检测的可靠性问题,还有传感器安置成本的约束问题,并采用了贪婪启发式算法实现了该方案。该方案应用到某卫星一次电源系统,仿真算例的结果表明该方案满足了可观测性和可靠性的要求,通过与其它设计方案对比,该方案能够快速提高系统的可靠性,更适合系统设计的需要。
     

闪电成像仪的实验室定标

闪电成像仪是对地静止的天底成像遥感器,被优化适于在白天和夜间探测和定位闪电。实验室定标是发射前的业务,其作用在于保证遥感器在轨运行的性能。文章着重讨论实验室性能定标。     

“和平”号空间站自然舱介绍

“和平”号空间站由6个相继发射的舱体对接而成,其中的自然舱为一遥感舱,装有各种类型的遥感器,主要用来增强“和平”号空间站的地球遥感能力,研究地球生态状况。文章对这些仪器逐一介绍。     

基于MSPCA的液体火箭发动机试车台氢供应系统传感器故障诊断方法

研究了多尺度主元分析方法在传感器故障诊断中的应用问题。利用小波变换得到传感器信号在各个尺度上的系数，然后根据尺度系数矩阵建立主元分析模型进行传感器故障诊断。设计了固定窗长的移动窗口，对窗内数据进行小波变换后，用最后一个尺度系数计算平方预报误差进行故障检测，采用传感器有效指标这种具有定量辨识标准的参数对故障传感器进行辨识。最后，以液体火箭发动机试车台氢供应系统几个关键传感器的故障诊断为例验证了这种方法实用性和有效性。     

液体火箭发动机传感器故障检测与数据恢复算法研究

以某型液体火箭发动机为研究对象,根据其传感器的故障特性,提出了基于BP神经网络的传感器故障检测与数据恢复算法。通过定义的传感器置信度来判断传感器是否发生故障,以及确定故障传感器,利用已训练好的神经网络结构对故障传感器进行数据恢复。研究内容能够实现传感器的故障检测、定位与补偿,能够有效提高发动机故障检测方法的可靠性和鲁棒性。     

空间遥感器大口径轻量化扫描镜材料发展与制作方法探讨

扫描镜是光机扫描型空间遥感器的重要组成元件。文章针对目前空间遥感器上应用的大口径轻量化扫描镜,从材料和制作方法方面进行了一定的技术研究。     

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。