无线传感器网络在高速公路中的应用

文章主要介绍了无线传感器网络（WSN）的特点及典型结构，以及当前WSN在高速公路中的主要应用（如不停车收费系统、交通信息采集系统、气象监测系统等），并展望未来，指出WSN与智能汽车进行互动以提高高速公路的服务质量是发展趋势。

无线传感器网络中位数查询抽样算法研究

提出一种基于无线传感器网络的中位数查询抽样算法SAMQ。在SAMQ中,网络中各节点将分布式产生各自的样本集,然后将样本集聚集传递后汇集到根节点形成全网的样本集,最后使用这个远小于全网数据集规模的、可用于代表全网数据集结构的样本集,迅速获得中位数查询的近似结果,从而无需将各传感器节点的所有数据都传输至根节点,同时采用了共享无线通道的方式进行通信,减少了网络数据丢包。理论分析和实验结果显示该算法功耗低、误差较小,能有效地延长网络的生命周期。

中高速传感器网络中基于服务区分的QoS路由算法研究

基于服务区分,对中高速传感器网络的QoS路由算法问题进行建模和分析。提出基于蚁群优化的路由算法以保证不同的服务有不同的QoS参数,通过设置反向抑制机制来保证不同服务的优先级别。仿真表明,基于蚁群算法与区分服务的路由协议更适合中高速传感器网络对不同业务的QoS需求,而反向抑制保证了高级别服务的优先级。

基于局部路由的中高速传感器网络同步算法研究

传统传感器网络的时间同步方案不适合中高速传感器网络对数据融合和大数据量传输的需要。在固定网络拓扑的结构下,存在邻居节点同步误差较大的问题。同时,全网同步并不适合中高速传感器网络中数据处理周期较长的情况。提出了一种事件触发式、局部同步的中高速传感器网络同步机制及其对应的同步路由算法,解决了邻居节点问题。仿真结果证明,该算法降低了网络中事件区域的同步开销,减小了兴趣节点间的同步误差。

无线传感器网络中一种能量高效的skyline查询算法

针对分布式无线传感器网络环境下的skyline查询问题,提出了KSkySenor算法,有效地从传感器网络中获取更有意义的skyline结果;KSkySenor算法对感知数据进行预处理计算每个元组的支配能力,按照支配能力与各维度值之和对其进行排序,设计了一个基于聚簇的结构用于收集所有传感器读数,提出了一个剪枝方法用于渐进的从传感器网中获取skyline结果集;实验中分别改变传感器网络规模大小、数据维度、支配属性个数k,对KSkySensor算法进行测试,实验结果表明KSkySenor算法与先前的skyline查询处理算法相比具有很高效率,减少了无线传感器网络中的数据传输量,延长了网络生命周期。

无线传感器网络中中位数查询近似算法研究

提出一种基于WSN的中位数查询近似算法——AAMQ。在AAMQ中,节点分别统计出每个感知值出现的不重复次数,从而抽取节点的K%个最常用感知值作为子样本,然后将子样本传递给父节点,最终在根节点形成全网的样本。最后使用这个远小于全网数据集规模的、可用于代表全网数据集结构的全网样本迅速获得中位数的近似结果,从而避免了将各节点的数据都传输至根节点。实验结果显示,该算法能较大减少网络通信量、具有较小的误差,能有效地延长网络的生存期。

基于跨层的中高速传感器网络多元参数调度与资源自适应分配算法

针对中高速传感器网络中不同业务对QoS(quality of service)的不同要求,跨层考虑物理层和数据链路层参数,提出了一种适合混合业务的多元参数调度算法和资源分配算法。该算法根据不同的业务动态调整时延补偿因子和吞吐量补偿因子两个参数,在满足实时业务QoS约束的前提下,以最大化系统吞吐量为目标建立了相应的优化模模型,对于实时业务能满足时延较小的要求,对于非实时业务能满足吞吐量较大的要求。仿真结果表明,该调度算法可以灵活地在系统功率效率和用户服务质量满意度之间取得折衷,并保证不同类型业务用户间的公平性。

中高速传感器网络QoS路由算法

通过对中高速传感器网络的QoS路由算法问题进行建模和分析,提出一种改进的基于蚁群优化算法的QoS路由算法,以满足网络中多种混合服务对QoS质量的不同要求。利用反向抑制机制优先保证高优先级别服务的QoS要求。仿真结果表明,该路由协议可以满足中高速传感器网络对不同业务的QoS需求。

一种时分接入高速可靠无线传感器网络协议

针对无线传感器网络数据采集系统中的提升数据吞吐能力、传输可靠性,文章提出了一种基于数据包协调的时分媒体接入协议,vaTDMA。通过节点间小体积数据包交互,分配节点信道接入时机。规避传统TDMA中传输时隙的必要冗余,并将其集中于采样周期的尾端,增加了数据包传输机会;通过重传算法提高传输可靠性。实验结果表明,文章提出的无线传感器网络通讯协议的有效性。

基于介数中心性的无线传感器网络抗毁性评价方法

基于复杂网络理论的介数中心性,提出了无线传感器网络(WSNs)节点介数中心性概念,并利用该中心性来衡量网络中各个节点的重要性。基于网络结构熵,结合WSNs自身特性,给出了介数熵测度模型,用以衡量网络的抗毁性。仿真实验表明:提出的介数熵抗毁性测度能全面、准确地评估网络的抗毁性。

无线传感器网络中以模式识别为基础的事件检测

实时事件检测是无线传感器网络中的一个重要服务:从连续数据流中识别事件片断并有效的分配系统资源和管理事件数据。作者提出了一个分布式的,实时模式识别机制用以检测无线传感器网络中的敏感事件。该检测方法允许用户进行事件模式查询,网络自动监测用户关注的事件模式。

滑坡监测无线传感器网络基于事件的信道分配方案

在高速铁路沿线的山体斜坡上部署无线传感器网络,用于监测山体斜坡变化情况。综合考虑传感器节点能量有限性和对采集信息的实时性需求,提出一个基于事件的信道分配方案用于滑坡监测信息的传输。以是否有列车经过山体斜坡区域作为事件,当无列车经过时,为节点分配活跃周期和睡眠周期,采用TDMA的方式唤醒节点并分配一个可用信道进行数据传输,从而在保证数据传输的前提下节省节点能量,延长网络寿命;当有列车即将经过时,节点完全进入活跃周期,采用多个信道并行传输的方式传输数据,减少传输过程中由于信息碰撞造成的信息丢失和重传,从而降低传输时延,提高信息传输的实时性。最后,通过仿真实验分析系统性能,证明所提方案的有效性。

面向交通流监测的无线传感器网络拓扑控制方法

在介绍无线传感器网络及其在交通流监测中应用的基础上,针对部署在高速公路的无线传感器网络,对比分析了应用拓扑控制方法前后传感器节点平均传输半径的变化。统计结果显示,基于邻近图的无线传感器网络拓扑控制方法对缓解节点能耗水平、提高交通流监测可靠性具有十分重要的意义。

一种优化的无线传感器网络MAC协议研究

针对基于TDMA和CDMA机制设计的无线传感器网络MAC协议的不足,给出一种改进的MAC协议方案。该协议方案为网内每个无线传感器节点分配具有正交性的唯一高速伪随机地址码,然后节点将需传送的数据用高速伪随机地址码和载波进行调制并发送至各节点,链路利用率提高,有效避免了数据传输时引起的冲突。基于NS2搭建试验床实验表明:该改进方案提高了网络的数据吞吐量,是TDMA协议的1.33倍,CDMA协议的1.14倍。

无线传感器网络快速节点唤醒方法与系统设计

基于无线传感器网络(WSN)的智能抄表系统可提高抄表效率,但由于其功耗较大,因此传感器节点通常采用监听-休眠的工作模式以节省电力消耗。针对此工作模式,在手持机抄表应用场景下提出一种WSN快速节点唤醒方法并对系统进行设计。通过提升手持机和传感器节点之间的通信速率降低传感器节点的平均电流。分析结果表明,该方法可有效降低系统的平均电流,并且在较短的监听-休眠周期下功耗节省优势明显,适用于需要即时响应的手持机抄表应用场景。

我国突破大规模无线传感器网络测试关键技术

由工业和信息化部电子第五研究所软件质量工程中心牵头，联合香港城市大学故障预测与系统健康管理研究中心共同承担的粤港关键领域重点突破项目——“大规模无线传感器网络测试关键技术研究及应用”通过验收。

基于序列的传感器网络节点定位算法

针对MSP算法需要借助额外的外部扫描设备,不适合应用于对野外大规模部署的传感器网络进行定位这一缺点,提出了一种HG-MSP算法。该算法通过锚节点发出扫描信息,不需要额外的外部设备进行辅助定位,提高了算法的可用性。仿真实验表明,在去掉辅助设备的情况下,算法的定位精度并无明显下降。

WSN在高速列车运营环境监测中的应用框架研究

无线传感器网络(WSN)在高速列车运营环境监测中的应用尚处于起步阶段,介绍无线传感器网络在高速列车运营环境监测的应用,从统筹规划的角度构建应用框架以及不同场景的应用模型。通过研究基于无线传感器网络的高速列车运营环境监测理论与应用现状,分析列车运营环境监测的需求,搭建基于无线传感器网络的高速列车运营环境监测系统总体框架,并分别建立地面、车载、车地以及车站无线传感器网络架构。提出研究基于无线传感器网络的高速铁路运营环境监测系统关键问题,为进一步研究无线传感器网络在高速列车运营环境监测中的应用起到指导性的作用。

远程广域网多技术融合的高速公路施工智能监控系统

针对现有高速公路施工监控是独立系统部署,提出了一个基于远程广域网的高速公路施工智能监控系统,通过使用带有惯性测量单元和全球定位系统设备的跟踪装置,实现对工作人员的活动空间监测。使用装有防护装备的射频识别标签对进入现场的人员和设备进行登记。运动传感器用于监测脚手架、建筑结构和高速公路低级倾斜的变化。此外,提出一种轻量级的目标检测算法(light-weight objectdetection,LOD),用于检测施工人员是否佩戴安全帽。LOD算法应用深度可分离卷积取代标准卷积网络,引入感受野模块,使用LOD-NMS算法、Mish激活函数,针对亚洲人的头部特征比例设置合适的先验框,平衡了精度和预测效率。在WIDER FACE开源数据集和真实数据集上进行实验,结果表明:LOD算法不仅能实时高精度地对工人进行安全帽检测,而且在分辨率较低的输入场景下,识别精度依然高于传统算法。

基于中垂面分割的WSN三维定位方法

针对无线传感器网络中节点定位精度不高的问题,提出基于中垂面分割空间的三维定位方法。将待定位节点所在区域划分为若干空间立方体,利用中垂面排除不存在待定位节点的立方体,结合锚节点通信半径进一步缩小待定位节点所在区域,并取其质心作为定位结果。实验结果表明,该方法在锚节点数大于12时,误差率维持在0.02左右。