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.     

LEACH协议的改进与仿真研究

无线传感器网络由能量受限的节点组成,高效节能的路由算法是路由设计的关键问题。在LEACH算法的基础上,提出了一种新的分簇式路由策略,从簇头个数的确定、簇头选举方法对LEACH算法进行了改进,数据传输方式允许采用多跳方式与基站节点通信,仿真结果表明该算法具有降低网络能耗、延长网络生命周期的优点。     

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。     

基于ZigBee的作业场所安全监测系统设计

针对现有作业场所安全监测系统普遍存在的安全隐患问题,提出了一种基于ZigBee技术的作业场所安全监测系统,凭借基于ZigBee技术的无线传感器网络节点可移动、组网快速简单、成本低、网络易维护等特点,解决了分布复杂的监测区域监测点之间的通信问题,实现对作业场所环境全方位实时监测和预警,大大降低生产安全隐患,该监测系统有着很大的推广应用价值。     

一种面向SRIO交换网络的路由自动搜索及配置方法

提出了一种基于高速串行输入-输出(SRIO)网络的路由自动搜索及配置设计方法,该设计方案针对基于SRIO网络的通信系统,采用深度优先搜索(DFS)的算法搜索系统内的各个SRIO网络节点,并按照预设规则配置系统内各SRIO网络节点通信路径,实现SRIO网络组网通信的功能,支持RapidIO总线在现代航空电子系统中的广泛应用。     

一种新的基于位置信息的路由算法研究

 为航空移动Ad hoc网络(MANET)提出一种基于位置信息的路由算法,即位置网格路由（LBGR）算法,以此来解决节点高速移动引起的路径重建问题。算法中,数据包沿路由发现时得到的网格轨迹进行传输,每个收到数据包的中转节点根据它与相邻节点、目的节点的位置关系及网络轨迹下游的路由网格位置决定下一跳节点。由于利用了网格位置信息,LBGR算法在航空节点高速移动和拓扑变化无法事先预测的情况下,使用较少的开销就可获得稳定的路由。仿真结果表明,与GRID路由算法相比,LBGR算法在节点中高速移动时,能够有效地减少路由开销,提高网络吞吐量。     

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。     

流体网络节点残量修正算法的改进

为了提高流体网络求解的收敛性与稳定性,对网络节点残量修正算法进行改进。基于理论分析,提出使残量修正算法大范围收敛的初值赋值规律,并通过简单模型的数值分析加以验证;在节点残量修正显式迭代的基础上,提出隐式梯形迭代格式,扩大最大迭代步长。基于改进方法,以某典型航空发动机空气系统为例进行计算,获得空气系统各节点的压力、温度以及各支路的质量流量。该计算过程显示,相对于残量修正显式迭代,改进计算振荡大幅度减弱,收敛速度提高了80%以上。结果表明:改进算法有效地提高了流体网络求解的稳定性和收敛性。     

一种基于能量受限的分布式多传感器管理算法

在能量受限的分布式多传感器跟踪系统中，跟踪目标的同时，需要节省能量消耗，延长系统生存周期，本文依据一种传感器节点能量消耗模型，提出了一种以能量消耗和信息增量为效用的传感器管理算法。仿真结果表明该算法能提高跟踪精度，减少能量消耗，延长系统的使用时间。     

基于最小约束系统的分布式协作定位研究

5G移动通信系统中,设备到设备的通信方式产生了节点间的信号测量,可用于提升无线定位的覆盖范围和定位精度。提出了一种基于最小约束系统的分布式协作定位方法,该方法首先利用已有算法估计节点参考位置,并据此构建最小约束确定网络的位置及朝向,然后在该约束下极大化由节点间测量引出的似然函数,获得位置估计。理论研究表明,该方法将由节点间测量确定的相对位置拟合到参考位置处,在参考位置等于真实位置时达到最优效果。仿真结果表明,该方法可有效提高定位精度,并具有分布式和可扩展等优点。     

基于蚁群优化的能量均衡自适应路由算法

基于蚁群优化的WSNs路由算法具有蚁群优化自组织性、正反馈性和并行性的特点,在构造无线传感器网络中的最优路由时有很好的性能。但是蚁群优化构造最优解时带来的网络开销十分可观,不适合在路由维护阶段反复使用蚁群优化重构路由。考虑到蚁群优化的上述特点,同时针对无线传感器网络能量受限的特点,提出了一种基于蚁群优化的能量均衡白适应路由算法。该算法使用了新的信息素更新算子,算子中包含了网络能量水平因子,能够均衡网络能量消耗。在路由维护阶段,该算法使用了新的基于侦测蚂蚁的自适应路由维护机制,很好地降低了网络开销。     

电机-变距螺旋桨动力系统功率优化控制

电动螺旋桨无人机应用越来越普及,但普遍续航时间较短,提高电动力系统效率、降低功率消耗是提高航时的主要措施。电机-变距螺旋桨动力系统（以下简称变距电动力系统）可同时改变转速、桨距两个量,存在桨距和转速的最佳组合,使系统功率最小。相比电机-定距螺旋桨动力系统,其在耗能方面具有特殊优势,但如何达到最小功率点,目前研究较少。针对上述问题,为提高计算效率,便于控制研究工作的开展,首先基于改进天牛须算法的BP神经网络训练得到变距电动力系统的神经网络代理模型。接着提出了一种变距电动力系统功率优化控制策略：在一定入流速度、拉力需求下,基于自适应扩展卡尔曼滤波-牛顿法实时优化桨距,并在一定桨距下利用模糊PID控制系统转速以达目标拉力,实现目标拉力需求下的最小功率控制。仿真验证结果表明,提出的功率优化控制策略鲁棒性更强、优化速度更快、收敛效果更好。     

空间细胞机器人接管控制的分布式控制分配

采用接管控制技术延长航天器寿命为在轨服务提供了一种新思路,本文提出一种利用空间细胞机器人实施航天器接管控制的方案。针对空间细胞机器人实施接管控制的控制分配问题,建立了空间细胞机器人实施接管控制的动力学模型。为实现分布式控制分配,提出了一种基于CBBA算法的接管控制分配算法,利用自由市场机制实现控制分配的分布和异步计算。综合考虑了执行能力匹配、剩余能量和执行器输出限制,定义了空间细胞机器人的收益函数,空间细胞机器人通过自由拍卖和一致性协商完成控制任务的分配。通过蒙特卡罗分析,将本文算法与集中式分配算法零空间修正伪逆法相比较并进行参数影响分析,本文算法在保证分配精度的情况下,具有能量均衡等能力。     

ELGR: An Energy-efficiency and Load-balanced Geographic Routing Algorithm for Lossy Mobile Ad Hoc Networks

Geographic routing is a highly active area of research in mobile ad hoc networks (MANETs) owing to its efficiency and scalability. However, the use of simple greedy forwarding decreases the packet reception rate (PRR) dramatically in unreliable wireless environments; this also depresses the network lifetime. Therefore, it is important to improve delivery performance and prolong MANET lifetime simultaneously. In this article, a novel geographic routing algorithm, named energy-efficiency and load-loalanced geographic routing (ELGR), is presented for lossy MANETs. ELGR combines energy efficiency and load balance to make routing decisions. First, a link estimation scheme for the PRR is presented that increases the network energy efficiency level. Second, a learning method is proposed to adaptively sense local network loads, allowing enhanced whole network load balance. The results of a simulation show that ELGR performs better than several other geographic routing algorithms; in particular it extends network lifetime by about 20%, with a higher delivery ratio.     

新型星载多波束相控阵天线分布式数字波束成形网络设计与实现

 针对16波束61阵元数字波束成形（DBF）星载相控阵天线的高速信号处理要求,提出以实信号处理为主体的分布式DBF网络架构,较复信号处理模式节省了一半的资源和数据传输量。通过时域Hilbert变换和分布式算法对波束成形网络各单元进行合理设计,降低了算法的运算量,也减少了硬件资源开销;同时通过单音闭环校正回路设计,改善了射频通道一致性。研制了DBF网络硬件平台和半实物仿真系统,验证了算法设计的正确性。本文提出的算法对资源有限的阵列信号处理有一定的借鉴意义。     

一种基于多特征融合的地形匹配

提出了一种多特征融合的地形匹配算法,充分利用地形的各种不同的统计特征和几何特征,构造了一种地形匹配网络模型。通过对实时图和参考图分析,给出了计算网络节点之间的权值函数,建立了网络系统能量方程,通过求系统的最小能量得到最佳匹配位置。由于网络能融合地形的不同统计特征和几何特征,所以算法大大提高了系统的抗干扰能力和定位精度,适合于实时图容易发生畸变的地形匹配领域,实验结果表明,定位精度和抗干扰能力均优于传统的地形匹配方法。     

基于更新法估计空闲时间的Inter-DVS算法的优化与实现

动态电压调整(DVS)技术是软件节能技术的另一种形式。由于CMOS电路的能耗和供电电压的平方及频率成正比关系,所以降低供电电压和频率是减少能耗的最有效方法之一。本文首先对DVS的各种算法作了详细的分类分析。然后,以"使用更新法"估计空闲时间的任务间DVS算法为例,采用嵌入式Linux操作系统对其进行了优化。最后,讨论了实现具有动态电压调解功能的嵌入式Linux操作系统的节能方法。