职业本科视域下物联网专业“岗课证赛融通”课程体系研究

针对当前本科层次物联网专业职业教育教学课程体系存在的主要问题,就物联网专业学科交叉性强的特点,在充分发挥政府、行业、企业和院校各方优势的基础上,构建一套基于1+X证书和职业技能大赛相结合的模块化课程体系,在具体课程中以项目任务的形式融入“证赛”的具体知识点,优化课程实施和评价机制,激发学生提升技能、获取证书的积极性,为培养复合型技能人才提供保障。

虚拟力导向群聚智能优化的无线传感器网络覆盖策略

针对在由固定骨干节点和移动传感器节点组成的无线传感器网络(WSNs)中,固定节点作用在移动节点的虚拟力,造成对移动节点位置移动的阻碍,在群聚智能优化思想的基础上,提出一种解决异构移动传感器网络的覆盖策略。该策略通过调整虚拟力距离阈值参数来改善固定节点作用在移动节点上的虚拟力;用虚拟力影响群聚智能算法中粒子速度和距离的进化,以节点有效覆盖率为适应值,指导微粒进化。仿真实验表明:虚拟力导向群聚智能策略能有效实现异构无线传感器网络节点布局优化,提高网络覆盖率,且收敛速度快。

异构传感器网络虚拟网格移动算法

通过把复杂问题逐步简化,分析了同构传感器网络的菱形网格和正方形网格划分方法,从拓补学角度提出了异构正六边形网格和异构正方形网格划分方法,并且计算采用两种网格方法实现无缝完全覆盖所需的最少节点数量,得到正方形网格更有优势.最后利用虚拟力算法,提出异构虚拟正方形网格移动算法,仿真实验证明了算法的有效性.

差分进化融合混合虚拟力的有向传感器网络覆盖算法

针对感知方向可调的有向传感器网络(DSN),为最大限度减少覆盖空洞和重叠区,从而提高有效覆盖率,提出了差分进化融合混合虚拟力的DSN覆盖算法。首先,建立有向感知模型,分析节点之间、节点与障碍物之间及节点与边界之间的混合虚拟作用力,在此基础上建立节点旋转角度与作用力之间的调整公式;然后,为弱化混合虚拟力造成的局部次优解缺陷,引入差分进化模型,将虚拟力作为进化更新的一个影响因子,节点间经过变异、交叉及选择操作来寻找最佳适度值,提高有效覆盖率。覆盖仿真实验表明,在100 m×100 m监测区域下,求得100次随机部署后经过差分进化融合混合虚拟力算法网络有效覆盖率提高了19.68%,而经过混合虚拟力算法和差分进化算法的覆盖率分别提高了10.32%和11.35%;差分进化融合混合虚拟力算法在迭代80次左右网络趋于稳定,而混合虚拟力算法和差分进化算法分别需要130次和140次左右迭代。相对于混合虚拟力算法和差分进化算法,将两者相结合的差分进化融合混合虚拟力算法的收敛速度更快,有效覆盖率提高更明显。

微粒群融合虚拟力的异构网络覆盖优化策略

研究异构无线传感移动网络的节点覆盖优化问题。为了有效提高异构网络覆盖率,在分析了传统虚拟力算法缺陷的基础上,提出了一种将虚拟力影响因子融入微粒群算法,以解决网络全局优化。首先以网络有效覆盖率为优化适度值,建立网络覆盖数学模型,然后计算六边形布局下的虚拟力距离阈值,将其作为影响参照值作用到微粒群中,防止微粒陷入局部极值,从而指导微粒进化,得到最优网络覆盖;最后通过仿真测试算法性能。仿真结果表明,在由骨干节点与普通节点组成的异构网络中,微粒群融合虚拟力优化算法有更加明显的改善网络覆盖率的优势,且得到经过此算法优化的任何随机部署无缝覆盖的最佳节点数量。

WSN中多重目标覆盖度和连通度的研究

覆盖度和连通度是无线传感器网络中密不可分的关键性研究问题。求解覆盖度和连通度问题的传统方法之一为整数规划算法,其研究背景为同构无线传感器网络和单覆盖度。该方法在实际的高精度目标检测中已不能满足要求。建立了一种随机生成的网络模型并对其进行模型抽象。此外实现了大量的仿真实验,得出了多重覆盖感知概率与节点数量的关系和单连通、重连通的概率曲线,可以为节点的布置提供参考价值。

基于虚拟力的异构节点网络覆盖增强算法

节点覆盖是无线传感器网络关键技术之一。该文提出一种基于虚拟力的异构节点网络覆盖增强算法,该算法由计算几何和改进的虚拟力算法组成。研究如何在理想状态下使分布达到覆盖度最大化,同时采用虚拟势场方法使节点作扩散运动,以消除网络感知重叠区。仿真实验结果表明,网络覆盖度提高约20%。

Proteus导向项目扩展的单片机实验建设

为了提高学生的实践动手能力,探讨了单片机课程在高校实验室中的应用模式。以"带实时日历时间的温感光感控制系统"为例,具体阐述了项目的整个流程,包括在proteus下设计硬件电路、keil下设计软件、protel下制板、焊接、装配、烧录代码及调试实物。实践证明,完整的项目流程能激发学生的学习兴趣和自主创新精神,同时提高了实践教学效果。

基于HWSN虚拟蜂窝网格的能量剖分算法

随着传感器应用范围的扩展,在复杂地形部署不同类型异构节点已是一个必然趋势。首先对同构蜂窝网格的网络传输功耗进行了研究;其次从拓扑学角度把同构蜂窝网格结构延伸到异构网络环境中,严格计算理想状态下无缝覆盖监测区域下两类节点的通信半径比例,提出异构蜂窝网格结构;最后利用数学建模、几何理论和数据归纳法,建立异构环境下的能量模型,对异构蜂窝网格的能量消耗方式进行了分析,并比较同构和异构网络下的能量优劣。仿真实验表明,异构蜂窝网格环境下节点收发数据的能量消耗更少。

异构无线传感器网络中覆盖度和连通度的研究

覆盖度和连通度研究是无线传感器网络中的关键问题。以往研究背景为同构无线传感器网络,这样可以简化问题,但随着问题的深入,不得不考虑异构节点覆盖。系统地对异构无线传感器网络进行了分类,提出了感知异构和通信异构结合的无线传感器网络下的异构节点感知模型,其次分析了两类异构节点之间的覆盖度的计算,最后分析了异构网络的单连通和重连通。此外实现了大量的仿真实验,得出了节点数量和单连通、重连通的概率曲线。

多级能量异构自适应传感器网络成簇算法

在经典LEACH算法的基础上,综合考虑簇首选择概率、节点剩余能量及与基站距离等因素,本文提出了多级能量异构自适应传感网络成簇算法,对簇首选择阈值进行改进,将高能量近距离的节点优先选为簇首。在簇首将数据传输到基站的过程中,考虑中继簇首的选择,从而减少路由中继次数,最大限度节约能耗。仿真实验表明,本文算法在异构能量网络环境下有更长的网络稳定期。

改进虚拟力算法增强三维异构网络覆盖

节点覆盖是无线传感器网络关键技术之一,针对无线传感器网络中的三维覆盖问题进行了深入的研究,首先对三维覆盖控制算法相关问题进行了详细阐述,在此基础上提出了一种基于虚拟力的三维异构无线传感器网络覆盖控制算法,最后给出算法仿真结果和简单总结。仿真表明该算法具有良好的覆盖效果。

随机障碍物下的有向传感器网络覆盖优化算法

针对随机障碍物影响的有向传感器网络区域覆盖情形,易出现避障效果差及覆盖重叠区空洞区等问题,提出了受障碍物影响的虚拟力融合到粒子群的覆盖算法.首先考虑到有向传感器节点感知能力衰减概率,引进了有向概率感知模型;然后在圆心距和质心距双重限制下,进行了节点间及与障碍物间的受力分析,节点与障碍物的斥力,推导节点所受合力与节点转向角度的关系公式;最后将节点抽象成粒子模型来弱化虚拟力算法的局部极值效应.仿真实验表明,在100m×100m的监测区域内,随机分布若干个障碍物,相对于单独虚拟力算法,虚拟力融合粒子群算法的避障效果更好,网络有效覆盖率提升率高出近10%左右,且迭代次数降低一半就趋于收敛.

基于LDC1000的智能循迹小车的设计与实现

该自动循迹小车以STC89C52RC单片机为控制核心,通过2个LDC1000电感传感器近距离探测铁丝系数,设定左右LDC1000的探测值,判断小车前进方向,检测硬币,通过SM100K测速传感器以码盘测得小车前进距离,通过单片机内部定时器产生时间,最后通过LCD1602来显示小车左右LDC1000实时探测值、时间、距离。在keil环境下用C51语言编程来实现硬软件的连接。经过测试该循迹小车沿铁丝轨道一圈用时基本是60秒左右,能够准确识别硬币并发出蜂鸣,能够显示时间和距离。

动态无线充电循迹小车系统的设计与实现

本设计是以CC2530为处理器的电动小车动态无线充电系统。小车系统由核心控制模块、循迹模块、驱动模块、无线充电模块构成。循迹模块由循迹核心模块和四个红外感应构成,驱动模块由两个2.7V/10F的法拉电容和核心驱动模块以及两个电机构成,使小车在充电后可以正常运行,满足电路电压。无线充电模块由振荡器、耦合线圈和整流稳压电路构成,达到无线充电的目的。本次设计的小车经过测试运行比较稳定,可以达到预期目的。

基于人工鱼群算法的无线传感器网络覆盖研究

覆盖是无线传感器网络的重要研究方向之一,是关于网络服务质量的重要标志。人工鱼群算法是典型的群体智能优化算法,本文将其应用于有大量传感器节点组成的无线传感器网络中,以此提高网络有效覆盖率,减少覆盖盲区。首先建立WSN环境下人工鱼感知模型,其次分析覆盖盲区对人工鱼节点的觅食行为效应,覆盖重叠区对人工鱼节点的聚群行为效应,觅食行为和聚群行为可以使人工鱼节点尽量向覆盖盲区移动,但节点间不会过分拥挤,造成太多覆盖重叠区,最后仿真实验表明,在50 m×50 m的监测区域内,随机分布节点,经过人工鱼群算法后,有效覆盖率提高5%左右。

三端口DC-DC变换器的设计与实现

本设计为一个三端变换器,即在模拟光伏电池端、可充放锂电池端和电阻负载端三端自动切换的DC-DC变换器。该变换器由三个LM2596电压调节器分别实现负载端稳定30 V供电,锂电池模块稳定14 V供电和STM32稳定3.3 V供电。通过STM32检测直流稳压电源的供电电压来实现两种工作模式切换。STM32自带ADC检测模拟光伏电池端电压高于25 V时工作于工作模式Ⅰ,即模拟光伏电池向负载供电的同时为电池组充电;当检测到模拟光伏电池端电压低于等于25 V时,自动切换到工作模式Ⅱ,即模拟光伏电池和电池组同时为负载供电。经过测试,在各种情况下均保证输出电压稳定在30 V。

消防员生命特征监测系统的设计与实现

近几年,我国的火灾及各种灾难时有发生,消防员在执行任务时也会面临很大的危险。本设计的目的是开发基于ZigBee的消防员生命特征监测系统。通过单片机、心率传感器、体温传感器和OLED液晶显示器设计一种基于ZigBee的消防员生命特征监测系统,心率传感器从人体获取心率数据;温度传感器获取体温数据。这些数据在ZigBee终端可以显示在OLED液晶屏上,在ZigBee协调器端经由串口通讯功能在PC端上查看。通过对这些数据的分析处理后,指挥端就可以得知该消防员的身体状况,当消防员的生命特征数据出现异常时可以通过蜂鸣器报警,方便指挥端作出下一步的命令以避免和减少消防官兵伤亡事故的发生。

《嵌入式硬件设计》实训课程建设改革

《嵌入式硬件设计》是物联网工程专业的专业必修课,在物联网技术知识体系结构中,是为感知层服务,其地位非常重要不可缺少,因为物联网工程开发中,最要的就是感知层信息的采集,没有底层信息数据,那么网络层及应用层就没有要传输处理的数据。本文首先阐述了课程改革总体思路;其次重点阐述课程改革实施环节,从课程体系、教学方法等方面细化了实施过程;最后,利用具体项目,对分类项目教学进行形式化。

基于舵机控制的模拟曲射电磁炮的设计与实现

本设计以STC89C52作为主控制芯片,在基础部分,首先稳压电源经过三极管放大、电感线圈和升压模块给电容迅速充电,放电的同时电磁线圈产生冲击力从而将炮弹打出;然后通过独立按键手动输入中心线距离和水平距中心线夹角来调整舵机的仰角垂直角度和水平角度,从而调整炮筒的方向,并进行发射。在发挥部分,采用超声波传感器(HC-SR04)采集靶标距离炮筒的距离,角度传感器(SV01A103AEA01R00)采集靶标与中心线夹角,从而实现确定环形靶位置,再根据基础部分距离和水平夹角来调整舵机的仰角垂直角度和水平角度,从而调整炮筒的方向,并进行发射。