基于新型电源供电的无线传感网络节点设计

基于新型集成式压电能量收集模块LTC3588-1,结合压电自发电单元特性,进行了面向环境监测的无线传感网路节点的设计。实验结果表明,与改进后的电荷捕获电路相比,系统具有能量收集效率高、传输距离较远等优点,有效地解决了无线传感网络节点能源供电的问题,达到了节能环保的目的。

基于ZigBee的深水网箱养殖无线传感网络节点设计

利用ZigBee技术提出了一种深水网箱养殖环境监测方法,对监测网络中的传感器节点进行了软硬件设计。根据无线传感器网络系统的总体结构与硬件设计方案选择合适的器件,完成了节点的硬件电路设计,包括ZigBee节点RF模块电路、ZigBee父节点通讯功能模块电路、ZigBee子节点通讯功能模块电路的设计。进行了ZigBee节点的软件设计,包括协调器设备ZigBee通讯软件、终端设备ZigBee通讯软件、终端设备控制软件。无线传感网络能可靠的采集、处理、传输深水网箱养殖环境信息数据,这为利用传感器技术和ZigBee无线网络技术进行远程实时监测与控制应用打下了坚实的技术支持。

自供电无线传感网络节点设计

针对无线节点续航难题,提出一种自供电无线传感网络节点设计方案。该方案采用双晶悬臂梁式压电振子自发电结构,针对传统以电容为存储介质的能量收集电路的缺陷,采用新型压电能量收集存储芯片LTC3588-1及LTC4071搭建电路,设计无线节点模块并进行试验分析。试验结果表明:该方案能量收集效率高,可满足占空比为1%的无线传感网络节点工作需求,且适应于各种复杂振动环境。

基于粗糙集的传感网络节点故障诊断方法研究

传感网络节点一般分布于环境复杂的区域,当前故障诊断方法诊断精度低,虚警率高,整体性能低。提出一种基于粗糙集的传感网络节点故障诊断方法,给出传感网络结构图,采用粗糙集方法,通过过滤传感网络节点故障数据不关键属性集,得到简化的节点故障属性集,保持了分类能力,提高了运行效率。通过对传感网络故障节点数据进行约简,减少传感网络节点故障数据特征向量维数。建立简化层次各异的传感网络节点故障诊断决策网络,对故障诊断决策规则覆盖度进行分析,求出所有符合既定采集规定的诊断决策规则集,完成新故障状态的处理,实现传感网络节点的故障诊断。实验结果表明,所提方法不仅具有很高的诊断精度,而且虚警率低、整体性能高。

基于粒子群算法的传感网络节点动态目标跟踪

在对传感网络节点动态目标跟踪时,传感网络节点目标具有复杂性和多样性,采用传统的目标跟踪方法时由于网络节点随机性大,对传感网络节点动态目标跟踪产生约束条件,使得收敛性和稳定性受到干扰,导致网络节点维度复杂,节点目标位置不明确,稳定性差。提出改进粒子群算法的传感网络节点进行动态目标跟踪方法,通过粒子群多目标算法对粒子群的收敛性和稳定性进行综合计算,使传感网络节点维度简化,并设定粒子群跟踪目标的最优解来确定节点目标的位置。随时调整目标跟踪的速度确保其稳定性,通过建立节点目标跟踪均匀度量法,使传感网络节点动态目标跟踪的整体效能有显著的提高。仿真结果证明,改进方法克了原有跟踪系统的缺点,提高了传感网络节点动态目标跟踪的性能。

可仿生自修复的无线传感网络节点设计

为保证无线传感网络的长期稳定运行,提出了一种具有仿生自修复功能的节点设计方法。该方法采用现场可编程模拟阵列(FPAA)实现传感模块内部各电路的信号链路,用信号处理模块监测传感模块内部各电路的工作状态。当传感模块发生异常时,信号处理模块判别其内部异常电路位置,并驱动FPAA启动冗余备份电路,完成了传感模块的信号链路的动态重构,达到了节点自修复的目的。首先介绍了仿生自修复节点的总体设计方案;然后,以应变无线传感网络节点为具体应用对象,设计实现了传感模块可动态重构自修复无线传感网络节点;最后,通过信号异常饱和状态的自修复试验验证了节点的自修复功能。

基于MEMS传感器的无线传感网络节点的硬件设计

为了解决对建筑物的结构健康安全监测进行在线监测的问题,采用微机电系统(MEMS)技术和无线传感器网络技术相结合的方法,提出了一种基于磁驱动增大检测电流的新型电容式加速度传感器结构,介绍了其工作原理,并设计了该传感器的电容检测电路,在ANSYS仿真软件上对传感器性能进行了评价,在Multisim上对检测电路进行了模拟仿真;仿真结果表明,该传感器可以检测三维加速度信号,静态灵敏度可达0.558μm/g,动态测量范围为10 g,电路实际输出与仿真结果相符,符合要求;在节点整体方案设计中以低功耗的MSP430F1611作为控制MCU,以CC2430芯片实现无线收发,配合周围接口电路实现了位移信号的监测功能;采用片内温度传感器对节点进行了测试。测试结果表明,该节点能够完成监测,满足设计要求。

无限传感网络节点调度优化方法

随着微电子科技的不断创新发展,无线传感系统在自然环境的检测和调控应用较为广泛,此系统中的传感网络节点通过收集环境信号,并经过处理分析后利用通讯技术传输至融合系统进行系统决策。同时,能量收集技术在传感网络节点系统中得到了广泛的应用,并具备收集能量单元,使得传感网络节点从检测的环境中获取自身运行所需要的能量。由于收集能量的不确定性,无限传感网络节点调度优化对于保持系统的总体性能也变得至关重要。在此对能量收集无限传感网络节点检测方式和模型、无限传感网络节点能量调度方法以及传感器相关参数估算进行了研究和优化。

基于Arduino控制的ZigBee无线传感网络节点分析

随着现代无线传感网络的飞速发展,传统无线传感网络节点的灵活性、可变度以及通用性均表现出不同程度的不足。因此,在现有无线传感网络节点的研究基础之上,可以结合新兴技术Arduino的开发优势及ZigBee无线通信技术的特点对提升无线传感网络节点的通用性、灵活性以及降低节点的成本和能耗开展研究。文章不仅从系统架构以及功能结构方面进行了优化设计,还尽可能降低无线传感网络节点的成本和功耗,具有一定实际的研究意义和价值。

一种低功耗无线传感器网络节点设计

无线传感网络节点功耗直接决定了无线网络的生存周期,为了降低节点能耗,在对多种微处理器芯片和射频芯片性能分析比较的基础上,选择了MSP430F2618处理器芯片和射频芯片CC2520射频芯片,采用微处理器与无线模块独立架构,设计了一种性能灵活无线网络节点;提出了微处理器、射频芯片在工作模式与多种低功耗模式之间切换,以及微处理器时钟的控制等节能策略,在此基础上设计了网络路由节点和端节点软件系统;实验证明:在发射功率为0 dBm,数据传输速率为1 MHz时,设计的节点运行电流和休眠电流(26.1 mA,1.57μA)与传统的Imote节点(35.1 mA,3.6μA)、Mica2节点(56.2 mA,21μA)相比,明显低于传统节点;当节点电池容量为2*700 mAh,工作周期为10分钟时,其生存周期为7.2个月;设计的节点的寿命达到预期目标。

基于传感器的新型网络节点设计

随着网络在全世界范围内的普及,有一种基于新型集成式压电能量收集模块-LTC3588-1出现在人们眼前,可以通过这个模块并结合压电自发电单元特性来设计面向环境监测的无线传感网路节点。通过大量的实验结果表明,该系统比起改进后的电荷捕获电路具有传输距离较远、能量收集效率高等优点,很大程度上解决了无线传感网络节点的供电问题,同时也不会对环境产生污染,文章将对其相关内容进行详细阐述,希望能够引起大家的关注。

基于传感器的新型网络节点设计

随着网络在全世界范围内的普及,有一种基于新型集成式压电能量收集模块-LTC3588-1出现在人们眼前。该系统比起改进后的电荷捕获电路,具有传输距离较远、能量收集效率高等优点,很大程度上解决了无线传感网络节点的供电问题,也不会对环境产生污染。本文将对其相关内容进行详细阐述,希望能够引起大家关注。

基于压电发电的无线传感节点自取能技术

针对无线传感网络节点续航难题,提出了一种无线传感网络节点自取能的设计方案。该方案运用悬臂梁式压电发电结构,俘获环境能量;运用新型压电毫微功率能量收集电源芯片LTC3588-1和锂离子电池充放电管理芯片LTC4071搭建电路,进行能量收集与存储;运用低功耗MSP430单片机设计无线传感器节点,进行实际验证。结果表明:该方案结构简单,成本较低,满足低频振动环境下无线传感网络节点的数据采集和发送。

一种动态无线传感网络操作系统－SOS

无线传感器网络节点，在一般用途的系统和嵌入式系统里都有自己的特点。有时必须在能源很少并且环境比较恶劣的情况下工作，同时还提供共同服务，使它很容易编写应用程序。在当前流行的无线传感网络操作系统TinyOs下，虽然各个组件可以互相提供共同服务，但是每个传感器节点必须单独的运行一个静态的系统镜像，所以很难满足多维应用的系统或者频繁的应用更新。SOS，一种从设计上更考虑动态性的更适合微型节点的操作系统应运而生。它由一个公共的内核和模块组成，它有自己的消息机制．动态内存机制，可以动态加载和动态卸载模块，以及其他的一些服务。然而模块之间是通过一个相互的预定协作机制相互联系的．没有内存的保护。但是尽管如此，SOS通过一系列自己的手段有效的克服了这些缺点，比如看门狗定时器，垃圾回收系统等等。相互独立的模块之间，可以通过最小的系统终端来添加或者删除。通过对比，虽然SOS是动态设计并且使用了更高的内核接口．但是跟TinyOs相比，总的使用开销却是基本一样的。SOS是基于模块化的，容易编程。TinyOS是基于组件化，效率高。而MantisOS可以支持多线程，但是代码占用空间大。由此可以看到，SOS是一个具有自己的特点和优势的无线传感网络操作系统。

多智能体蝙蝠算法在无线传感器中的应用

针对无线传感器网络(WSNs)节点的定位误差较大的问题,提出了一种新的具有局部搜索能力强的多智能体蝙蝠算法。改进算法中对寻优蝙蝠个体融入多智能体技术,通过邻域竞争合作算子以及自学习过程提高了算法全局搜索能力,避免算法陷入局部最优,加快算法的收敛速度。通过对标准测试函数的仿真,改进算法相比于其他算法,寻优精度和进化效率得到了较大的提高。随后采用多智能体蝙蝠算法求解无线传感节点定位问题,仿真结果表明改进算法减少了测距误差对定位精度的影响,提高了未知节点定位的精度,为无线传感网络节点定位的实际应用提供理论参考。

基于低延迟并联电感同步开关的压电能量收集电路及系统设计

针对履带起重机稳钩控制系统中无线传感节点的自供能需求,提出一种基于低延迟改进型自供能并联电感同步开关(ISP-SSHI)的高效能量收集电路。对自供能并联同步开关电感收集电路的开关响应开展了理论模型研究,分析了整流电路开关延迟(SD)对能量收集效率的影响规律,并改进设计了基于ISP-SSHI电路的无线传感节点,研制了实验节点装置并进行了工程对比实验。结果表明,改进后电路与自供能并联电感同步开关(SP-SSHI)电路相比输出功率提高了15.5%,与标准能量收集电路(SEH)相比输出功率提高了121.8%,满足工程机械装备的需求。

兼容Tiny OS的TelosB节点加速器扩展方案设计

为满足对无线传感网络(wireless sensor network,WSN)节点高性能和低功耗的需求,提出一种兼容MSP430处理器指令集的硬件加速器扩展方案。使用标准的硬件接口方便挂接新的硬件加速器,实现对现有Tiny OS应用程序兼容的同时,支持通过扩展的Tiny OS组件调用新增的硬件加速器。按照上述方案基于OpenMSP430软核实现一个通过Wishbone总线连接AES(advanced encryption standard)硬件加速器的MSP430兼容处理器,开发对应的AES组件。在FPGA开发板上进行的软硬件仿真结果表明,该设计能够正确执行调用AES加速器的NesC应用程序,验证了方案的正确性。

双字节离散数字混沌序列发生器芯片核

为提高无线传感器网络节点的集成度,提出了用于传感器网络安全的双字节数字混沌序列发生器芯片核。采用混沌的数字计算法计算了双字节不同初始值的周期。由周期对应的不同分组初始值,产生3个离散数字混沌序列并进行同步二进制乘法运算,获得长周期的离散数字混沌序列。实现了数字混沌序列发生器芯片核,给出了芯片核符号结构。对硬件芯片核进行了仿真。结果表明,该芯片核能产生数字混沌序列。研究结果为无线传感器网络安全部件集成提供了可能。

微小型复合能源装置的一体化集成与结构设计

针对无人值守小型化设备的高可靠、持续供能需求,基于结构功能一体化集成思路提出了一种微小型复合能源装置,并对装置开展了结构设计以及热力仿真与测试。该装置集成度高、结构可靠,实现了太阳能和燃料复合供能装置的微型化、一体化,其集成思路与结构设计可为相关工程应用提供参考。