分簇无线传感器网络多Sink多信道传输方案

针对无线传感器网络(WSNs)在大规模网络应用时出现的问题,通过对Siphon协议的研究,提出一个基于分簇网络结构的多Sink多信道传输方案,并采用多信道的方法解决簇间传输干扰问题,在保证节点有效利用能量的同时提高WSNs的数据传输性能。介绍和分析"漏斗效应"和Siphon协议,对平面网络结构和分簇网络结构的特点进行分析,指出Siphon协议应用于分簇网络的可能性,并说明基于分簇网络的多Sink多信道传输方案的设计思想。阐述方案的具体实现,通过硬件平台和仿真软件对方案进行实验证明:该方案有效。

多Sink协同移动的最大化网络生存期优化算法

针对无线传感器网络中因能量消耗不平衡造成的"能量洞"问题,提出多Sink协同移动的最大化网络生存期优化算法。该算法将监测区域分割成有限个虚拟单元格,通过蚁群优化算法ACO(Ant Colony Optimization)协同多Sink节点移动;同时,将多Sink节点在备选位置的停留时间归结为LP(Linear Program),最大化网络寿命。仿真结果表明,LP-ACO(Linear Pro-gram-Ant Colony Optimization)较好地均衡了传感器网络节点间的负载,网络寿命优于多Sink节点静态部署(STATIC)和随机移动(RDM)时场景,且具有良好的可扩展性。

无线传感器网络异构驱动路由算法

融合表驱动路由和按需驱动路由的优点提出一种异构驱动的无线传感器网络路由算法,以实现无线传感器网络监测数据的高效汇集。算法将无线传感器网络的原有单一汇聚节点(Sink节点)扩充为一组无环连通点集,称为虚拟槽节点以覆盖全网。感知节点采用按需驱动路由策略将监测数据在短距离内传递给虚拟槽节点,随后数据在虚拟槽节点内部依照表驱动路由实现高速汇集。通过理论计算确定最优虚拟槽节点选取方式,并提出两跳邻居算法实现路由。经仿真实验,算法可保证网络内任意节点两跳可达虚拟槽节点,并通过分析仿真数据论证算法的有效性。

水下传感器网络中的多路径路由技术研究

水下声信道是一种复杂信道,由于各方面因素影响,在数据传输过程中,水下传感器网络数据链路层会有可能产生随机中断。研究了一种虚拟汇聚节点的多路径水下传感器网络路由技术,在随机布设的传感器节点中选取了缓存节点,并创建了局部的汇聚节点,通过多路径的路由技术,有效减少了网络吞吐率受链路中断的影响,并且避免了汇聚节点处的数据冲突。通过网络的冗余性,增强了网络稳定性、鲁棒性。

基于能量感知的传感器网络选播路由算法

选播是IPV6中特有的一种通信机制。结合无线传感器网络的特点与选播算法的优势提出一个优化整体能耗、延长系统生命周期的选播路由(EAAR)算法,将多个sink节点抽象为一个虚sink节点,根据以前搜索中获得的"先验"知识(节点剩余能量)来调整传输路径,使包的传输路径总是向着剩余能量较大的节点方向进行.仿真实验结果表明EAAR算法应用于无线传感器网络的有效性。

虚拟仪器在植物碳汇测量中的应用

植物碳汇是减少大气中CO2的主要途径,要想充分开发植物的碳汇能力,必须建立科学的碳汇评价系统。植物碳汇能力与其生长环境的温度、湿度紧密相关,精确建立植物碳汇能力与温度、湿度间的关系能够提高碳汇测算精度。研究中设计了一种基于虚拟仪器技术的植物培养系统,采用模糊控制方法实现对温湿度的自动控制,能够在短时间内较平稳地改变系统内部温湿度,为研究植物微碳汇与温湿度的关系提供良好的实验基础。实验结果表明,植物培养系统内部温湿度调节时间短、超调量小,温度偏差范围为[-3℃,+3℃],湿度偏差范围为[-3%RH,+4%RH]。

基于多分支虚拟槽节点的无线传感器网络路由算法研究

基于生成树理论,本文提出一种基于多分支虚拟槽节点的无线传感器网络路由算法.算法将无线传感器网络的原有单一汇聚节点(Sink节点)扩充为一组无环连通点集,称为虚拟槽节点以覆盖全网.并融合表驱动路由和按需驱动路由的优点实现数据的高效汇集.本文通过理论计算确定最优虚拟槽节点选取方式,并提出两跳邻居算法实现路由.经仿真实验,算法可保证网络内任意节点两跳可达虚拟槽节点,并通过分析仿真数据论证算法的有效性.

基于虚拟信标节点的定位算法

从无线传感器网络的实际应用中的硬件构件成本及节点定位代价最小化出发,利用DV-Hop算法思想提出一种无需真实物理信标节点的无需测距节点定位算法。该算法利用高斯-马尔可夫移动模型的Sink节点周期性地发出当前位置信息分组,节点收到相应的位置信息分组时,利用RSSI的对数-常态分布模型计算与当前Sink节点的距离。节点根据RSSI精度门限值是否符合要求提升为虚拟信标节点。实验仿真验证了该定位算法的有效性和可行性。

基于LabVIEW的散热器热阻自动测试系统的研究与开发

为验证电子设备散热器设计中理论和仿真计算的结果,利用LabVIEW图形编程软件和非配套数据采集卡,开发了一个具有远程控制功能的散热器热阻自动测试的虚拟仪器,并介绍了该系统的硬件组成和软件开发中的关键问题。

基于蜂巢状虚拟结构的单汇聚节点节能重定位策略

提出了一种基于蜂巢状虚拟结构的单汇聚节点节能重定位(HEESR)策略。此策略中整个网络覆盖区域被划分成多个蜂巢状虚拟网格结构。汇聚节点周期性地收集周边虚拟蜂巢网格的平均剩余能量和网格内单个节点的剩余能量,基于这些信息汇聚节点进行重定位。为进一步提高能量效率,HEESR策略还采用基于剩余能量水平的通信半径调整机制。仿真实验表明:与现有几种汇聚节点重定位方法相比,HEESR能够更有效地降低能量消耗、延长网络寿命。

基坑潜水疏干的简化计算在昊华水泥厂中的应用

以流线、流面、汇点的概念为基础,对稳定流双井干扰和直线隔水边界附近涌水量理论公式进行对比分析,提出了二个虚拟界面,其中虚拟界面Ⅰ,运用流线、流面的性质,流线方程等给出证明;虚拟界面Ⅱ则通过半无限条形降落漏斗的分析,应用元流和总流的能量方程得到流量为零,流线为零的平面。在同样条件下,条形无限涌水量是半无限潜含水层涌水量的二倍。应用总流能量方程对三种情况水头损失的分析,解释了这种关系存在的合理性,得出虚拟界面Ⅱ,并以此得出该界面内的最大残余水头计算公式。将基坑降水运用虚拟界面简化为扇形,条形半无限含水层,从而实现单井预测,该方法应用到昊华水泥厂基坑降水中,预测效果理想。

温室气体的卫星遥感——进展与趋势

二氧化碳和甲烷减排是控制全球增温最核心的手段,传统的人为碳排放计算主要依赖于在线监测和清单算法,2019年第49届IPCC全会明确了利用大气观测通过"自上而下"通量计算对排放清单进行支撑和验证,因此了解大气遥感碳监测发展趋势以及同化反演技术方法成为了中国应对国际气候变化事务亟待探明的重要问题。根据卫星遥感技术发展进程和监测需求,将碳监测遥感的发展划分为3个阶段(1999年—2008年,2009年—2019年,2019年—),前两个阶段和第三阶段对应卫星分别为第一代和第二代温室气体监测卫星。本文在分析日本、美国、欧洲和中国第一代段碳监测卫星遥感探测技术发展进程的基础上,重点介绍了第二代卫星遥感探测技术的创新及其在探测精度、分辨率和覆盖率等方面提升。为了满足全球和区域人为碳排放监测的重大需求,需要优化反演算法提高精度、科学规划卫星的组网观测提升监测效率。同时也进一步阐述了如何依据组网观测的全球高精度、高时空分辨率的卫星数据,利用"自上而下"数据同化方法获得独立源汇信息来补充和验证清单。最后,指出了卫星高光谱遥感和新一代碳监测卫星的未来发展趋势及估算人为碳排放的潜力。