基于BSO-BP改进动态帧时隙算法的密集环境下RFID标签读写优化方法

无线射频识别技术作为物联网的关键技术,正在不断发展并广泛应用于我国制造业领域。为了解决大量无线射频识别标签读写时相互竞争信道而产生的数据碰撞现象,需要对标签数量进行准确估计。文章在传统动态帧时隙算法的基础上,利用天牛群搜索算法寻找BP神经网络的最优初始权值和阈值,并将最优值应用到BP神经网络的参数设定中,实现了对标签数量的准确估计。通过实验和企业实际使用RFID绑定电源线的生产效果证明,与传统的动态帧时隙算法相比,所提出的改进算法既保证了读取的准确性,又缩短了读取时间,有效地提高了系统的效率。

MIL-1394B总线故障隔离方法研究和实现

MIL-1394B总线在国内外航空电子系统中应用越来越广泛,而MIL-1394B总线采用菊花链的物理层,单个节点的复位故障会导致整个网络的复位扩散,使整个网络不能正常通信。针对MIL-1394B总线在综合化航空电子设备的应用中故障难以隔离,提出一种通过先验信息隔离故障的方法。首先分析复位故障的原理,从而结合MIL-1394B总线在航空电子系统中预先分配节点号的先验信息,获取、分析AS643总线的SELF-ID包建立链接的信用值机制,设计一种检测信用值的方法,并改造节点的硬件设计,使节点链接的信用值低于阈值后可关闭错误链接,从而实现MIL-1394B的网络故障检测和隔离。该设计方法和机制通过实物系统进行验证,可用于高度综合化的航空电子系统中。

语音实验室端到端即时通信认证协议设计

为保证语音实验室端到端即时通信安全,确保语音内容不被窃听和篡改,提出一种基于混合加解密的语音实验室端到端即时通信认证协议的设计方法。利用RSA方法加解密发送方传输的即时通信会话密钥,通过3DES方法将发送方发送的明文语音信息进行加解密。在加解密过程中,加密信息打包为加密包后发送至信息接收方,信息接收方获取加密包后,使用RSA方法、3DES方法进行有效的密钥解密认证、明文语音消息解密,获取语音实验室端到端的明文语音信息。实验结果显示,此协议使用下,语音实验室端到端即时通信的认证加速比提升,且仅在密钥输入内容准确的情况下,信息接收方才可得到准确的明文语音消息内容,且不存在内容失真问题。

新型NP-CSMA随机多址接入WSN的协议分析

无线传感器网络(WSN)因采用大量廉价的微型传感器节点并可以感知和处理传输网络覆盖区域内被感知对象的信息而备受人们喜爱。在此,提出一种基于碰撞长度可变的三时钟NP-CSMA提高系统的吞吐率,通过划分成功分组发送时间1+a、碰撞分组发送时间b+a、空闲分组发送时间a,利用平均周期法求出吞吐率、碰撞率和空闲率,并用仿真实验验证该理论的准确性。通过与其他协议进行对比,验证了所提协议的优越性。

VXI-11协议的完整开发与库的实现

针对现有VXI-11协议在Windows下的开发都过于简单,功能严重不完整,且仪器在启动VXI-11服务时需要引入很多代码,操作过于繁琐等问题,完成了VXI-11协议在Windows下完整功能的开发。在此基础上,将所有的代码封装成库的形式,并且给使用者提供一些必要的接口,让使用者可以方便快捷地在仪器上启动VXI-11服务而且更加灵活地使用该服务。实验结果证明,该系统的服务端程序可以正确地响应客户端的VXI-11协议,并且可以通过VXI-11协议稳定地进行数据传输。

SOME/IP车载以太网服务协议的关键技术与性能分析

首先对SOME/IP协议服务发现(SD)模块和传输协议(TP)模块中客户端与服务端的通信行为与关键技术特性进行了详细分析;然后在Arm Linux环境下基于C++和CommonAPI构建了面向服务的车载应用开发通信架构,并在该架构下结合不同负载规格对SOME/IP服务协议的一致性、可靠性和可扩展性进行了详细测试。实验结果表明,SOME/IP协议面向服务的通信方式具备高可用性,能够有效提高整车的数据通信效率,降低车载应用软件开发的复杂性。

矿井无线通信网络中LEACH协议的改进

针对矿井下无线传感器网络通信的特点,对LEACH协议分簇进行优化,并充分考虑能量和距离的因素,对簇头节点的选取进行优化,提出基于K-means++聚类的路由算法LEACH-KPPE,有效地改善了LEACH算法中簇头节点分布不均、能耗不均以及网络的稳定性等问题。仿真实验结果表明,该算法有效地改善了整个网络的能耗,提高了能量的利用率,有效延长了网络的生命周期。

一种基于转发区域的三维地理位置路由协议

在真实的无线传感网络(WSNs)应用环境中,传感节点位于三维空间。为此,提出基于锥形转发区域的三维地理位置路由协议。为了减少冗余数据包数、降低数据包碰撞概率,CFRG协议先建立锥形转发区域,其目的在于限制转发节点数。然后,再估计锥形转发区域内节点的转发概率,最终选择具有最大转发概率的节点转发数据包。当节点遭遇空洞节点问题,就自适应地调整锥形转发区域体积,扩大选择转发节点的空间,即通过锥形转发区域调整,解决VNP问题。仿真结果表明,提出的CFRG协议能够处理VNP问题。与同类的三维路由协议相比,CFRG协议能够提升端到端传输时延和数据包丢失率两方面性能。

最大化网关流量的物联网路由的研究

为了解决现存的路由方案经常依赖于具体的链路探测包估计路由质量,对能量受限的IoT设备而言成本高昂的问题,提出基于虚拟网络估计的物联网路由(VNE-R)方案。VNE-R路由通过虚拟网络估计节点流量,再用流量大的节点构建路由,进而最大化网络流量。利用OMNEET++软件和SWIM工具进行仿真实验,实验数据表明,VNE-R路由能够较准确地估计各节点的流量并且能够有效地提高网络吞吐量。

混合型分簇MAC协议在无线传感器网络中的实现

针对当前MAC协议的研究大多停留在软件仿真阶段的问题,设计一种适用于两层无线传感器网络的混合型MAC协议,并利用节点实现硬件仿真。簇内采用门限服务方式,各节点接到唤醒通知后,依据簇头发布的轮询列表,按照顺序发送数据,实现无冲突通信。簇间采用随机多址接入,各簇头随机争用信道,向汇聚节点发送数据。基于Z-Stack进行协议设计,最后利用CC2530节点搭建无线传感器网络,实现该协议。实验结果表明,使用该协议的系统能够正确运行,吞吐量和平均时延、平均排队队长的实验值与理论值一致。

用于智慧酒店客房控制系统的CAN总线协议研究

以STM32单片机为背景,结合智慧酒店客房控制系统的现状,提出一套基于CAN总线的客房控制系统的研究方案。该系统通过CAN总线将每个监控节点连接起来,实时与上位机进行数据交互;监控节点采用内置CAN控制器的STM32F103C8T6作为主控制器,在此基础上自定义了CAN总线应用层协议,形成一个完整的主从通信方案。运行结果表明,此系统稳定性高,成本低,具有广阔的应用前景。

基于Modbus协议的远程AI模块的开发

针对与相应控制器配套的远程AI都具有自己通信模式,相对封闭,并且成本相对较高的问题,设计一款基于Modbus通信协议的远程AI模块。模块以STC15W4K32S4单片机为核心,RS 485为通信电路,Modbus-RTU为通信协议,实现与控制器的通信。文中介绍该模块的硬件整体结构设计,重点介绍从站的Modbus通信软件设计,最后进行模块与上位机Modbus通信实验。实验结果表明,该模块可实现对模拟量数据的采集并通过Modbus协议与上位机进行通信,而且该模块只需要一些简单的设置,便可实现通信。

基于单片机操作平台的数据采集网关的设计

随着国家对大型发电厂的管控力度加强,对需要管控的数据种类增多,数据协议的种类也增多,同时人们追求"利益最大化",这就出现了多对一协议转换的瓶颈。针对这种情况,对现有的协议转换模式进行改进,将传统的"一对一"传输模式改进为"多对一"模式,从而有效地避免"信息堵塞"问题,同时引入单片机操作平台,在软硬件上实现多协议数据采集网关。软件上采用的消息机制将通道选择、协议转换、网关参数设置以及检测等功能有机地组合成一个完整的系统,便于统一调度,有效地提高了协议转换的效率和实时性,并且由于使用51系列单片机完成协议转换网关,所以也降低了设计成本。

基于CoAP协议的配电物联网通信映射研究

针对目前低压配电物联网中存在维护困难、监测薄弱、设备互操作性差的问题,基于IEC 61850研究了实现抽象通信服务接口ACSI的CoAP协议映射方法,可以实现大规模感知端设备接入时的互联互通、互操作。在考虑配电物联网端设备资源受限运行场景下,分析端设备对传输速率、设备功耗、设备自身性能及部署成本的需求等确定了ACSI服务子集,为简化与IEC 61850数据对象之间的相互转化,采用通信服务直接映射策略,根据CoAP协议自身的访问流程设计了将SCL文件映射至URI来实现功能信息访问的资源访问方法。通过比较在IEC 61850及物联网中已使用编码方法的编码效率及开销,确定采用ASN.1 BER数据编码方法,构建了CoAP协议映射方法。基于测试平台测试了CoAP协议映射的实时性,验证了方法的可行性。

卫星网络中的TCP跨层技术研究

CCSDS链路层协议TC的重传功能可以减少误码丢包而导致TCP窗口缩减、吞吐量降低的情况,但是链路层对丢失的数据反复重传易引起数据包端到端传输时延的剧烈变化,可能导致TCP数据包失序和重传定时器发生超时,引起传输层和链路层重复重传的情况。该文通过链路层与传输层的差错控制信息交互,传输层将TCP数据的序列号通告链路层,链路层把重传数据帧信息通告TCP,使TCP能够区分当前的超时与快速重传是否必要,从而减少传输层不必要的重传。仿真结果表明,链路层与传输层的差错信息交互能显著提高TCP在高误码环境下的吞吐量。

面向PCIE 3.0总线的扰频和去扰频器FPGA设计

在分析PCI Express 3.0总线物理层协议的基础上,提出一种实现扰频器和去扰频器的设计方案。利用可综合Verilog HDL语言在Vivado平台下完成电路的设计综合并下载到FPGA开发板进行测试与验证。验证结果表明,设计满足PCI Express 3.0总线物理层的要求,占用逻辑资源少,可应用到总线物理层的总体设计中。

WSN中碰撞时长可变的三时隙1P⁃CSMA协议分析

对传统的1坚持载波侦听多路访问(1P⁃CSMA)协议在传输控制无线传感器网络系统方面和解决其能耗问题上,提出一种在WSN中碰撞时长可变的三时隙1P⁃CSMA协议。该协议在传统的1P⁃CSMA协议的双时隙模型的基础上,提出了碰撞时长b的概念,将系统的时隙划分为信息分组发送成功的时长1+a、发生碰撞的时长b+a以及系统处于空闲状态的时长a的三时隙模型。通过分析该模型得到了系统的吞吐量、碰撞率、空闲率、通过改变发生碰撞的时隙长度b降低系统的损耗,与传统的1P⁃CSMA协议相比得到了改善,并在电池模型的基础上使系统节点的生命时长T有所增长,最后通过实验仿真,验证了理论推导的准确性。

无线传感网络重复性分类数据覆盖协议方法

为解决由网络节点密集部署造成的数据冗余问题,提出一种基于无线传感网络的重复性分类数据覆盖协议方法。利用无线传感网络的应用坐标系完整配置数据的应用处理环节,并以此为条件对重复性数据节点进行选择,完成无线传感网络的重复性应用数据处理。在此基础上,计算协议点的覆盖面积,通过分类数据初始化的方式,对数据覆盖协议进行唤醒连接,完成无线传感网络重复性分类数据覆盖协议方法的建立。对比实验结果表明,与HLSA算法相比,应用新型分类数据覆盖协议方法后,网络节点部署密集程度出现明显下降,平均数据冗余值始终保持在5.0~7.5 KB的区间范围内。

车载网络CAN FD总线的应用前景和技术研究

随着新能源汽车和无人驾驶汽车的发展,传统CAN总线的局限性越来越明显,难以适应新的应用场景下部分电子控制单元(ECU)对总线通信的性能需求。CAN FD总线在CAN总线基础上提出,具有更长数据场、更高传输速率等特点。以电池管理系统(BMS)通信和在线升级作为应用场景,验证了CAN FD总线的性能,分析了CAN FD的应用前景。从保证传输数据可靠性和匹配总线电阻以确保通信质量,及实现CAN和CAN FD节点在同一网络的兼容,研究了CAN FD的应用技术。CAN FD的巨大应用前景,使得CAN FD有望成为车载网络领域下一代的主流总线。

基于链路自适应的遥感数据传输技术研究

为提升遥感卫星数据传输的效率,针对传统遥感卫星数据传输中固定速率存在链路资源未充分利用的问题,研究基于链路自适应的遥感卫星数据传输技术,提升链路资源利用率。仿真计算结果表明,在星上发射功率和传输带宽不变的情况下,与传统方式相比,遥感卫星过境期间的数据传输量提高了2.62倍。