认知物联网中继传感节点最小功耗布置方法研究

物联网数据传输过程中,中继传感节点能量不足或者能量消耗过多将导致部分节点失效,降低物联网的使用寿命。为解决这一问题,提出认知物联网中继传感节点最小功耗布置方法。根据中继节点结构特征、有向加权图,建立数据传输功耗的数学模型;以最小功耗布置为目的,制定数据流向、通信容量、数据最大传输次数的约束条件,阻止中继节点逆向传输,使节点满足通信容量范围的同时,避免出现逐条传输数据的事件;引入贪婪算法布置中继传感节点,实现中继传感节点最小功耗布置。仿真结果表明,所提方法的中继传感节点布置最大功耗为17.58 J;在传感节点分布密度为370个/m^(3)时,中继节点布置数量为126个;在11.9 s内即可完成150个中继节点的布置。

基于改进DV-HOP的道路交通拥堵传感节点快速监测

由于现有交通拥堵监控设备在海量三维交通信息中处理数据的能力较差,导致监测目标延迟较高,故设计一种基于改进DV-HOP的道路交通拥堵传感节点快速监测方法;在待监测区域安置无线视觉传感器,划分子节点与Sink节点,采集车辆通行状况和整体长度;把异常道路数据作为小概率事件,确立速率采集周期及交通状态采集周期,推算历史车辆速率均值和交通数据方差,设定拥堵临界值,分析路段是否产生拥堵;对道路交通拥堵节点进行初始化,确定全部道路交通拥堵节点,并将其转换到二维坐标中;利用改进DV-HOP算法获取道路交通拥堵节点位置信息,得出道路交通拥堵节点监测结果;实验分析表明:设计方法的均等系数值可达0.998,数据传输延时仅为3.5 s,表明交通拥堵监测精度较高。

最佳节点找寻下传感节点优化部署覆盖仿真

在传感节点部署过程中,节点的密度影响节点覆盖,密度过低会导致覆盖不足,无法捕捉到关键信息;密度过高则会浪费资源和增加成本。因此,提出最佳节点找寻下传感节点部署覆盖优化方法。建立传感节点概率感知衰减模型,获取传感网络中传感节点的应用环境。通过全局传感网络冗余节点休眠算法,对冗余节点执行休眠操作,以此减少网络能耗;计算传感网络覆盖率,并将传感网络最大覆盖率和最小传感节点利用率作为传感节点部署覆盖优化目标函数;引入鱼群算法和粒子群算法求解,同步对最佳传感节点位置迭代寻优,以此实现最佳节点找寻下传感节点部署覆盖优化。实验结果表明,所提方法的网络覆盖率高,能够有效降低节点能耗,且运行时间短,增强了网络寿命。

一种优化网络生存时间的移动传感节点覆盖调度算法

为解决异构静态传感节点部署和失效引起的覆盖盲区问题,提出一种优化网络生存时间的移动传感节点覆盖调度算法(coverage scheduling algorithm,CSA)。CSA考虑静态传感节点的感知半径异构,根据周围邻居传感节点信息计算移动传感节点的停留位置。根据静态传感节点上报的位置,建立覆盖调度模型,并采用启发式求解方法求解调度模型,获得移动传感节点的停留位置较优方案。仿真结果表明:CSA可提高区域覆盖率和静态传感节点存活个数,提高网络生存时间和降低平均静态传感节点能耗。在一定的条件下,CSA比Mno、MNode和MGrid等算法性能更优。

用于生态环境微传感节点的光电能量转换系统设计

设计了一种用于森林生态环境传感节点的光电转换系统,以MSP430作为主要控制器件,设计双轴跟踪实现位置控制,并通过GPS模块进行辅助控制;采用遮光技术,提高传感器的量程;通过遮光板,采用阴影法增大传感器的测量差值,提高控制精度;采用最大功率点跟踪方法对锂电池充电,并通过电源管理模块对电能进行合理分配,提高利用率。实验结果表明:设计的控制系统能够实现光自动跟踪,提高了光伏的转换率,实现传感节点的无间断工作,具有较高的应用价值。

振动发电式矿用无线温度传感节点设计

根据矿井下有强大机械振动源和不方便更换电源线路的特殊环境条件,设计了一个可长期服役的自供电矿下温度采集终端节点。发电部分采用磁电加压电双模式共同采集能量的方式实现自供电能,并由锂电池补充;芯片LTC3331实现能源管理给整个系统供电,以CC2530的8051内核为控制中心,控制温度传感器DS18B20进行终端数据采集以及MAX17043进行电量检测,然后通过CC2530射频模块将数据发送给上位界面。最后通过实验证明设计结构发电有效并且采集数据真实反映环境温度。该设计提高了系统监测的寿命与准确度,能够有效地预防故障的发生。

光纤通信网络被入侵后的最优激光传感节点选取

光纤通信网络在受到入侵后,对最优激光传感节点的选取可以有效预防此类入侵,提高光纤通信网络的安全性。传统激光传感节点选取技术存在难以区分激光传感器节点的优劣程度,导致光纤通信网络的安全问题得不到很好的解决。针对光纤通信网络被入侵后最优激光传感节点选取的问题进行研究,提出根据光纤通信网路,对最优激光传感节点选取的仿真分析方法,基于原IP地址和Pi值数据库对网络激光传感节点进行分类,动态插入入侵的标识,对激光通信网络最优激光传感节点选取的仿真入侵节点进行动态标识。通过光纤通信网络被入侵后的最优激光传感节点选取的分析方法,对光纤通信网络入侵的检测时间,检测可靠度方面都进行了优化,相对于传统节点选取方法,该方法降低了网络攻击识别的误差,增强了识别率。增强了光纤通信网络被入侵后节点的防御性能,充分保障了网络安全。

物联网中无线传感节点跨层数据收集协议

为满足事件检测与报告型物联网的应用要求,提出一种无线传感节点跨层数据收集收集协议(DRGC),设计平衡同步精度和能耗量的时钟同步算法,给出融合介质访问控制和路由为一体的跨层数据收集算法。仿真实验结果表明,与LEACH和PEGASIS协议相比,DRGC协议可有效延长网络存活时间,降低数据传输时延。

一种可适用于高温物理环境下的WSN振动传感节点设计

针对WSN在高温差环境下传感节点敏感性大幅降低的问题。设计了一种适用于高温物理环境下的WSN振动传感节点。利用钛酸锶铋作为振动传感器的材料进行耐高温物理环境设计,以振动烈度的时、频作为传感节点振动的监测内容,并重点对节点的处理器、振动监测电路和时间同步机制的设计方法进行详细阐述。实际实验结果表明,设计的WSN振动传感节点具有灵敏度高,耐高温的特点,效果令人满意。

基于嵌入式系统的智能传感节点设计与实现

利用嵌入式系统的良好移植性和配置灵活性设计了一种智能传感节点,能够在本地或远程对接入的传感器进行管理配置,使传感器网络的使用和管理更加便捷和有效。

基于ZigBee的烟雾检测火灾报警传感节点设计研究

火灾不仅严重威胁着人们的生命财产安全,更影响着社会的稳定和发展,而在当前城市化进程不断加快,城市人口密度不断增大,建筑高度迅速增加的前提下,火灾所造成的威胁更是难以估量。本文从控制和预防火灾事故的目的出发,基于ZigBee技术,提出了一种烟雾检测火灾报警传感节点的设计方案,同时结合相应的可靠性试验,对方案的可行性和可靠性进行了论证,使得系统能够自动采集烟雾信号,发送报警信息,从而及时对火灾隐患进行排除,确保安全。

不确定性环境下传感节点跟踪优化过程仿真

传感节点准确跟踪是无线传感网络的重要作用,由于传感节点的跟踪需要根据节点分布的连续位置、速度、轨迹估计等数据完成跟踪,属性在不确定环境下,容易受到外界因素的影响变得复杂并且时变性强,传统的节点跟踪方法要克服不确定环境的干扰,需要进行大量的跟踪过程的假设,使得节点跟踪过程出现复杂性和延迟,效果不佳。提出一种非规则球体搜索算法的传感节点跟踪优化方法。根据传感节点的实际情况,将不确定环境下的节点分布看成一个非规则球体,在非规则球体中,对传感节点进行可分类的聚类分析,并对各类内非规则合并构成单个集合,计算对数聚类路线消耗,根据不同的消耗结果,完成不确定环境下传感节点跟踪。实验结果表明,利用改进算法进行不确定环境下传感节点跟踪,能够快速、准确的实现传感节点跟踪定位,满足传感网络跟踪优化的要求。

无线传感节点的滤波处理探究

本文介绍了无线传感节点中模拟滤波器和数字滤波器的设计，结合两种滤波器共同消除传感节点在信号采集过程中存在的射频干扰和频率混叠。针对节点在高采样率采集而要求过渡带窄的情况，在不降低滤波效果的前提下，进行下采样并分级滤波，降低了数字滤波的计算量。

宽带低频振动能采集器驱动的无线传感节点

提出一种自供能的无线温湿度传感节点,其主要由振动能采集器、电源管理电路、微控制器、温湿度传感器和无线收发模块构成,无线传感节点由一个带滚珠的低频宽带振动能采集器供电。当加速度的幅值频率分别为9.8 m/s2和18.4 Hz,负载为140 k?时,采集器一根压电梁的输出功率为0.51 m W,半功率带宽为17.8%或3.8 Hz。电源管理电路包括LTC3588-1芯片、LT3009芯片和一个2 200μF的电容,微控制器采用低功耗MSP430F149单片机,无线收发模块采用n RF24L01。实验结果表明,当外界环境振动加速度幅值为1 g,频率从5 Hz增加到18 Hz时,该节点均可正常测量并发送环境的温湿度信息,只是时间间隔由848 s缩短为60.2 s。采集器的宽带低频特征使该无线传感节点可应用于多种环境。

超低功耗无线传感节点设计与实现

针对无线传感节点功耗过高,能源需求过大的问题,设计出一种基于MSP430L092和射频CC1101的超低功耗无线传感节点,阐述节点微处理器、无线发送模块和电源硬件及其软件的低功耗设计,实现传感节点低功耗、低成本的要求,解决电池供电问题,并响应绿色环保要求,具有广阔的应用市场。

建筑环境传感节点监测中的风险概率阈值模糊计算

在复杂的建筑环境中,当前阈值计算方法对于风险模糊事件监测困难,风险概率阈值计算结果准确度较低。因此,提出建筑环境传感节点监测中的风险概率阈值计算。通过分析传感网络在建筑环境中的监测原理,识别风险因素,计算节点冲突概率,得到风险模糊事件概率,并构建风险概率模型,基于该模型计算监测风险率,求得风险概率阈值。实验结果显示,利用所提方法对传感节点监测中的风险阈值进行计算,可得到较高的计算准确度。

水声传感节点数据低时延传输的时钟同步算法

传统的时钟同步算法是在不同网络层延时假设一致的情况下进行的,导致误差补偿过大、误差消除效果不够理想。提出水声传感节点数据低时延传输的时钟同步算法。首先通过时钟同步原理,分析误差产生原因,将正确预测链路的传播延迟作为时钟同步算法的核心;其次,对不同传感器节点时钟值采样,实现子样空间越大,同步精准率越高;然后记录并传输时间戳,获取本地时钟与参考时钟差值,计算时钟同步的累计误差,最后利用自回归积分滑动控制算法对同步累计误差补偿,从而实现低时延传输的时钟同步。仿真结果表明,所提时钟同步算法可以降低水下传感网络的延时性、提高通信效率,符合水下通信要求。

智能电能表温升检测无线传感节点设计

针对智能电能表温升检测存在的问题,提出了一种基于无线传感网的自动检测系统,进而阐述了传感器节点的设计,介绍了节点设计的关键技术,给出了硬件印制板图和实物图。

智能温室大棚无线传感节点传输距离问题的研究

针对智能温室大棚中无线传感节点传输距离问题进行了分析和研究。通过ZigBee短距离无线传输设备在温室大棚复杂环境下出现的传输距离缩短问题入手,经过理论研究节点之间的发射和接收功率修改软件程序和硬件电路的无线天线设计达到无线传感节点能够实现1km以上远距离传输数据且组网更加稳定。将研究成果应用在温室大棚进行应用,能够提高温室大棚中无线传感节点传输的距离,降低节点的使用数量,节约成本10%以上。

路桥隧道承压报警传感节点的设计与实现

传统方法存在报警效率较低,能量消耗大等问题,提出了路桥隧道承压报警传感节点的设计;根据传感节点整体架构图,设计传感节点硬件,并对承压报警传感、无线单片机和传感单元及接口电路模块展开分析;利用嵌入式底层驱动进行信息交互,构建通信协议,通过无线传感方式采集数据,并对传感节点部署;通过实验验证结果可知,该设计方法充分考虑数据获取情况,具有报警效率高、能量消耗小的优势,可实现路桥隧道安全运营。