软件定义无线Mesh网络多目标路由优化算法

无线Mesh网络(Wireless Mesh network, WMN)中,链路拥塞会导致较长的传输时延和排队时间,因此将链路负载均衡与服务质量结合起来一直是研究热点.本文针对多目标路由优化管理的关键问题,将路由问题表述为整数线性规划(Integer linear programming, ILP)模型,并将无线Mesh网络与软件定义网络(Software defined network, SDN)结合,设计了适应于SD-WMN架构的多目标函数、约束条件以及整体的网络优化模型,此外,由于该整数线性规划模型是NP完全的,本文将改进的人工蜂群的启发式优化算法引入到路由优化算法中,以获得源节点和目的节点之间传输流量的理想路径.本文所提出方法在Mininet网络模拟工具中的仿真结果证明了该算法的有效性,与OSPF、SDNR以及遗传蚁群优化(G-ACO)相比,所提出方法在丢包率、往返时间和负载均衡方面均有不错的改善.

矿用无线Mesh自组网基站设计

针对矿难事故发生后井下通信系统瘫痪、井下救援人员无法与前方指挥部及时沟通和进行音视频信息交互的问题,设计了一种矿用无线Mesh自组网基站。该基站采用无线Mesh自组网通信技术,以FPGA+ARM为控制芯片、AD9361为射频芯片,采用ARM处理系统模块、可编程逻辑模块、射频模块、AXI总线模块搭建硬件平台,最后对电源模块进行本质安全设计。测试结果表明,该基站满足井下的应急通信要求。

基于蜂窝结构的海上风电场无线Mesh网络覆盖优化算法

以往的海上风电场无线Mesh网络覆盖优化算法由于仅计算了单一的优化目标,导致算法的优化效果不佳。因此,设计了基于蜂窝结构的海上风电场无线Mesh网络覆盖优化算法。考虑到蜂窝结构的特性,得到基于蜂窝结构的海上风电场覆盖情况,根据覆盖区域中静态节点的分布情况,制定相应网络节点移动策略,在上述基础上,构建相应的风电场网络覆盖模型,并通过计算节点覆盖率和节点移动距离,得到相应的优化目标函数,通过计算移动节点的适应度,实现对风电场的网络覆盖优化。通过上述的设计,完成对海上风电场无线Mesh网络覆盖优化算法的设计。在实验测试中,和以往的海上风电场无线Mesh网络覆盖优化算法相比,设计的基于蜂窝结构的海上风电场无线Mesh网络覆盖优化算法在实际应用后,网络覆盖率提升到98.12%,优化效果较好。

无人机辅助无线通信网络资源自适应协同分配

为保证边缘用户可正常使用通信网络资源,研究了无人机辅助的无线通信网络资源自适应协同分配技术。构建无人机辅助无线通信网络模型,并设置自适应协同分配的目标函数,从而进行网络资源最大化的资源分配。引入排斥、吸引方法改进果蝇算法,提取最优、最差味道浓度与坐标信息。输出资源的最优传输速率、最优无人机运行轨迹的分配解,改进求解资源分配目标函数,完成通信网络资源自适应协同分配。试验结果表明,不同工况中,无人机能够结合用户分布状态飞行。在用户最小速率需求标准依次是3 bit/s、6 bit/s、9 bit/s时,经过6次迭代,算法便可收敛到纳什均衡点,无线通信任务时延便可控制为最小值1.5 s。该技术能够自适应协同分配无人机辅助无线通信网络资源。协同分配结果满足用户需求。

基于无线Mesh自组网煤矿液压支架压力传感器设计与应用

通过研究现有无线矿山压力监测系统中液压支架传感器应用情况,发现普遍存在数据传输不稳定与传感器功耗高问题,为此利用无线Mesh自组网技术设计煤矿液压支架压力传感器,克服数据传输不稳定及功耗高的问题。以STM32L412单片机为核心处理器,定时采集液压支架压力数据,对压力数据进行处理和存储,并控制数据通过无线Mesh网络传输至监测分站,最终到达地面监测系统。设计中将无线Mesh模块唤醒机制与STM32L412单片机低功耗模式结合设计,保证数据传输可靠性同时,兼顾传感器低功耗。经过现场实际应用,所设计的液压支架压力传感器在矿井下环境中数据传输稳定、传感器功耗低,适合煤矿工作面液压支架压力采集监测。

无人集群中基于UKF的无线电测距协同定位方法

针对无人集群中基于无线电测距的协同定位信息融合中面临的非线性问题,提出基于UKF的协同定位方法。该方法利用无迹卡尔曼滤波(UKF)非线性拟合特点来构造非线性的协同定位量测模型,避免了基于卡尔曼滤波(KF)的协同定位方法中将量测模型线性化带来的定位误差,从而提升了基于无线电测距的协同定位的位置精度。基于无线电测距设备搭建无人集群中基于UKF的无线电测距协同定位方法的验证系统,实验结果表明,相比基于KF的协同定位方法,基于UKF的协同定位方法在纬度方向位置误差改善了28.92%,经度方向位置误差改善了54.34%。

一种小型无线Mesh监测终端中的功率放大器设计

为解决矿井下通用型无线Mesh监测终端中的射频收发前端尺寸过大的问题,提出一种矿井下小型无线Mesh监测终端的射频收发前端设计方案.对该射频收发前端的发射链路中的驱动功率放大器和末级功率放大器采用微带线与集总元件混合的匹配电路设计方式,大大减小了电路尺寸,研制的射频收发前端样机尺寸仅为98mm×72mm×17mm.测试结果表明,样机的发射性能达到设计指标,实现了射频收发前端的小型化;本文提出的混合匹配电路设计方法是有效的.

基于准双向三态协同调度的无人车和无人机逐级式无线充电应用

在工业车间和物流仓库等应用场景中,越来越多的智能机器人用来执行一些服务、监测及运输工作。该文结合各巡检机器人的智能特性并针对应用场景的充电服务需求,提出一种基于准双向三态协同调度的无人车(AGV)和无人机(UAV)逐级式无线充电设计方法,旨在拓展整个系统的充电域并提高传能的灵活性及便利性。相较于传统固定式静态充电设备和导轨式动态充电设备,该文引入中继带源系统和双向传能的开发设计理念,在移动AGV和UAV蓄电池的输入输出两端都设计安装了能量拾取模块和能量发射模块,实现导轨-AGV-UAV的三级逐级式供电模式,并结合AGV移动热点的组网功能,构建移动供电电源。根据供电需求,使得系统设备可以选择自身的供电角色或是取电角色,实现系统准双向的三种供能模态。同时,基于系统电气参数的稳定性和发射线圈在有限数量下的合理利用,设计系统综合的拓扑结构和功率调节控制器。最后,依据构建三态模型的数据分析完善应用开发,并通过实验验证该方法的有效性。

基于无线射频供能的端边协同智能任务推理机制

针对云侧进行智能任务推理时带宽需求高与实时性差、端侧设备计算能力与能量受限的问题,在端侧设备处引入无线射频供能技术以实现端侧设备独立供能,进而提出了基于无线射频供能的端边协同智能任务推理机制,以最大化端侧设备智能任务推理完成率。构建端侧设备能量收集和端边协同推理模型。考虑端侧设备射频(Radio Frequency,RF)能量收集时间与端边协同智能任务推理时间约束、端侧设备传输功率与可使用能量约束及边缘侧计算资源约束,最大化智能推理任务完成数量。提出了一种基于深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)的深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)模型分割与通信计算资源联合优化算法,以得到最优的端侧设备射频能量采集时间、端侧设备传输功率、DNN模型分割点和边缘计算资源分配。仿真结果表明,所提算法可有效提高智能任务推理完成率,且明显优于其他对比算法。

电磁-无线-钻探协同技术在工作面水害探查中的应用

为查明长城一矿4902S工作面水害隐患情况,应用电磁-无线-钻探协同探查技术对工作面进行探究,瞬变电磁探测发现Ⅰ号相对低阻异常区,位于4902S回风巷400~600 m范围内,发育高度10~50 m;基于无线电波坑道透视法判定工作面内北部存在Ⅰ号煤岩层破碎区、工作面中部存在落差为6 m的正断层,其中工作面中部正断层与瞬变电磁划定的Ⅰ号相对低阻异常区位置重合;施工了3#和4#钻探验证及疏放,探放水工程证明前期圈定的物探低阻异常区的范围是比较准确的,完成了4902S工作面巷道掘进过程的探放水工作,保障了巷道的安全掘进,实现了4902S工作面的按期形成。工程试验结果表明,电磁-无线-钻探协同探查技术可以有效地对工作面水害隐患进行分析和定位,提高工作面水害探查的准确度和效率。

基于BLEMesh的无线智能路灯控制系统设计

随着近十年国内城市化建设的发展,城市用电需求与日俱增,节约能源成为经济建设中重点探讨和研究的课题。本文主要从城市路灯旧改和新一代路灯建设的节能问题进行探究,设计一种基于ESP32构建BLE Mesh的LED无线智能路灯控制系统,通过BLE Mesh和LTE IoT无线通信技术打通灯具与云平台之间的信息通道,实现路灯智能控制。云服务平台负责获取城市气象数据信息和道路实时车流量信息,通过4G网络下发给灯具实现路灯实时远程控制。还可以在路灯控制器中预设不同时段的亮灯策略来实现边缘控制,通过采用本地策略和云感知控制技术,让城市道路照明每年可节约近40%的电力能源。

基于无线Mesh的电力通信规划关键技术研究

本文旨在探索基于无线Mesh的电力通信规划关键技术。通过深入研究无线Mesh网技术特点、电力通信网络规划要点以及关键技术类别,提出了网络拓扑设计、通信质量保障、网络资源优化分配等创新方案。在应用方面,移动通信技术融合、电力通信规划智能创新和电力物联网场景规划创新,为系统提供了多层次的创新路径。研究结果显示,这些创新将使电力通信系统更智能、高效、可靠,从而促进电力系统在数字时代的快速发展。

基于索道信息化设备的无线自适应智能Mesh网络

随着索道信息化的快速发展,吊厢/吊椅上的无线通信设备之间的网络通信成为了一项关键技术。由于吊厢/吊椅在运行过程中需要采用电池供电,并且所有通信设备需要将数据回传到索道站,无线通信距离达3 km左右,需要消耗较多电量,故索道吊厢/吊椅上无线通信设备减小电池电量消耗的技术显得尤为重要。文中提出一种索道吊厢/吊椅上的无线通信设备的自适应智能Mesh网络,在保证数据传输稳定和效率的前提下,使整个网络电量消耗效率最高,并且均衡每台信息化设备的综合功耗。

基于改进麻雀搜索算法的无线Mesh网络信道分配优化

文章在考虑网络信道分配优化模型的约束条件时,由于缺少对资源分配公平性的约束,导致信道分配后利用率较低,优化效果有限,为此,文章提出基于改进麻雀搜索算法的无线Mesh网络信道分配优化。文章采用数学模型描述网络中的信道分配问题,构建信道分配模型,结合Mesh网络的结构与特性,设计约束条件,包括网络连通性约束、信道容量约束和资源分配公平性约束。文章通过引入新的搜索策略和局部优化机制优化麻雀搜索算法,实施模型求解得到最佳信道分配方案。实验结果表明,在文章所提研究方法的应用下,Mesh网络信道的利用率得到了很大提升。

基于无线自组网网络的运检现场协同调控研究

为解决当前风机运检模式下通信手段落后、通信网络覆盖存在盲区的问题,基于无线自组网网络,设计运检现场协同调控方法。通过无线自组网网络实时采集运检现场设备数据并进行滤波处理;在考虑现场环境因素的基础上对运检周期进行动态调整和优化;对无线信号的路径损耗和链路预算进行计算,根据运检现场需求对无线自组网设备进行优化配置,确保风机运检现场的无线自组网网络具备足够的覆盖能力和传输质量,从而满足运维检修协同作业的需求;构建运检现场协同调控的模型,对设备运行状态进行实时监测,实现风机运检现场的协同调控。通过实验结果表明,在无线自组网网络中测试点间的延迟在75ms以下,丢包率均保持在1%以下,能够保持良好的连通性,可满足运检现场的数据通信需求。

多编组道岔运输装置无线协同控制系统研制

为了使多编组道岔运输装置各编组能独立作业,又可以协同作业,提高同步控制精度,研制多编组道岔运输装置无线协同控制系统。介绍多编组道岔运输装置无线协同控制系统的组成和工作原理,阐述系统静液压驱动走行控制功能。通过实际装车试验,验证无线协同控制系统。验证结果表明:用1台遥控发射器,可以控制4台道岔运输装置实现静液压驱动走行,信息交互延时短、可靠性高。在不同的工况下,多编组道岔运输装置走行平稳、目标跟随响应较快,平直线路上速度相对误差不超过±5%。

一种协同进化的无线传感器网络多播路由算法

物联网促进了无线传感器网络的发展,同时对无线传感器网络在能量损耗和通信质量保证等方面的性能也提出更高的要求.本文提出一个基于多目标协同进化的多播路由算法(CCMRA)来解决同时优化功耗、时延和丢包率3个目标的无线传感器网络多播路由问题.CCMRA算法的种群个体是目标传感器网络其中一颗多播树,将种群分成两个子种群LP和GP,它们针对不同的最优多播树结构分别采用Local操作和Global操作策略生成下一代多播树种群个体,利用竞争性协同进化机制在两个子种群之间通过选择和融合交换种群之间的信息,经过逐代进化最终得到最优的多播树.上述种群内部和种群之间的协同进化机制,增加了种群多样性和随机性,从而提高算法的搜索能力,使算法能够跳出局部最优,获得良好的收敛精度和速度.本文采用8种不同复杂程度的无线传感器网络场景,引入3种对比算法.实验表明CCMRA在功耗、时延和丢包率3个指标上表现出优良的性能.同时在超体积、反向世代距离和世代距离等多目标指标上的表现也优于对比算法,进一步验证CCMRA算法在收敛性和多样性保持上具有竞争力.

基于机器学习的自适应双模协同无线充电调度策略

为了打破无线传感器网络的能量瓶颈,考虑无线充电效率对充电距离的敏感性,提出一种基于机器学习的自适应双模式设备协同调度的无线充电方案。首先,基于剩余能量、能耗以及充电效率来定义节点状态,提出一种计及节点状态的自适应阈值选择充电算法。然后设计改进式遗传算法,以最大化能量效用为目标为各节点选择合适的充电模式。此外,为进一步降低充电算法时间复杂度,利用基于支持向量机的机器学习方法学习上述充电模式切换机制,构建节点状态智能预测模型。仿真结果表明,所提算法可在保证较低充电时延的基础上,有效提升多无线充电设备的能量效用,增强传感网络的可持续性。

无线mesh网络中可信协同信道资源分配策略

为了有效提升无线mesh网络信道资源的利用率和网络服务质量,提出基于可信协同的信道资源分配策略。针对节点自适应特点,引入博弈理论、建立节点的信誉机制以实现节点可信协同并优化信道分配结果。仿真实验分别对节点服务等级、网络收益结果作相应评价。实验结果发现节点服务等级对节点网络收益有直接影响,当协同服务等级达到3时,网络收益状况最佳,此时节点跳数与服务等级呈协同关系;对比经典协同算法,在相同网络拓扑环境下,可信协同信道资源分配策略分别是UACRR算法、DMP-MBA算法的1.04倍、1.069倍,明显占优。

一种无线Mesh网络中基于协同通信的多包接收方法

协同通信容许移动节点共享彼此的天线以构建虚拟多入多出系统,可有效获得空间分集增益。为利用虚拟多入多出信道的分集增益,该文提出了一种在无线Mesh网络上行链路中采用协同策略的多包接收方法。该方法中提出由发生冲突的Mesh终端及其协同节点构建虚拟多入多出信道,且多天线Mesh路由器通过串行干扰消除算法来快速分离冲突包。理论分析和仿真结果表明该方法可充分利用空间资源,相比NDMA和TDMA可有效提高系统的有效吞吐量并降低时延。