基于无线传感器网络的狭长空间定位方法

通过实验室走廊测试实验得出,采用对称取均值的方式可以极大改进RSSI值和距离的线性关系,基于此提出了一种对称非均匀部署方式及定位方法,并进行了MATLAB仿真实验和分析。仿真实验结果表明,该方法相较传统定位方法,平均定位误差小4~6 m,定位精度较高且受环境影响小,适用于井下巷道和超长隧道等狭长空间。

基于RSSI值的WSNs节点测距算法改进与定位实现

针对采用接收信号强度指示(RSSI)值进行无线传感器网络(WSNs)节点定位中,存在的因节点放置高度不同而产生的测距精度存在差异的问题,在大量实验数据的基础上,分析了RSSI值与距离d在节点布设高度不同时的关系,同时采用分段拟合法对测量曲线进行处理,并在此基础上提出了以恒定步长进行节点趋势移动的校验法,计算RSSI值所对应的距离d。验证结果表明:应用此校验法,节点测距的相对误差有了明显的改善。最后,将改进的测距算法应用到WSNs定位中,仿真结果表明:提出的分段拟合与移动校验法能有效改善定位的精度。

封闭环境下管网泄漏信号的多点同步采样系统

为了实现封闭环境下管网泄漏信号的多点同步采样，设计了一种基于无线传感网络的多节点同步采样系统。利用XBee无线通信模块构建数据传输网络，广播时间信息并实现数据的无线传输。STM32F407数据采集单元基于串行通信和内部DMA方式的数据采集功能，以接收信号强度指示值作为同步触发信号实现多节点同步采样与定时器校正。采用错时发送机制，避免多节点数据同时发送导致网络拥堵和数据丢包。实验结果表明：系统数据传输稳定可靠、授时精度高、定位准确，为封闭环境下管网泄漏信号的同步采集提供了一种有效的技术手段。

无线传感器网络交点质心定位算法的优化

节点自身定位是无线传感器网络的重要应用之一。为提高定位精度,以求解精度优于传统最小二乘法的交点质心算法为基础,定义距未知节点最近的锚节点为参考节点,通过测量参考节点与锚节点之间的距离获得RSSI的测距误差,并对未知节点与锚节点间的测量距离进行误差修正,抑制了RSSI测距误差对定位精度的影响;再引入四边测距定位和优选锚节点的思想,对算法进行改进。MATLAB仿真结果表明:本算法在相同实验环境下相较于交点质心法又进一步提高了定位精度。

容忍多径效应的无线传感网络测距算法

在井下巷道环境中,基于RSSI的测距精度会受到多径效应和外部无线干扰的严重影响。针对这一问题,提出了一个新的基于RSSI的测距算法RRRME。该算法针对弯道弯曲面引起的额外衰减,从几何光学的角度来解决多径效应所带来的影响,分别分析了视距和非视距情况下无线信号传输所引起的路径衰减,重构了井下巷道环境中路径衰减和距离之间的函数关系,推导了多条传输路径所导致的测距误差。通过一系列的实测实验,对提出的算法进行验证,详细分析了井下环境中基于RSSI的测距性能,讨论了有重要影响的多径衰减因子和路径损耗因子对测距精度的影响。实验和仿真结果表明,和传统的RSSI测距方法相比,提出的RRRME算法具有更优的测距精度。

基于RSSI优化的模型参数实时估计定位算法

基于RSSI的测距是一种低成本的距离测量技术。为了有效地降低RSSI因环境影响而产生的测量误差,以及解决传统算法中因使用固定信号传播模型而造成较大测距误差的问题,提出一种RSSI经过优化处理的模型参数实时估计定位算法。该算法运用高斯模型对节点接收到的所有RSSI测量值进行处理,根据RSSI值确定待定位节点所在的最小区域,再通过该区域内选定信标节点间的相互合作估算出当时的环境参数,根据实际情况动态调整传播模型的参数,使测距更准确,从而减少定位误差。将该算法与其它算法进行仿真比较,结果表明了该算法可以有效地提高定位精度。

移动传感网中一种基于RSSI的机会主义路由设计

本文针对移动无线传感网提出一种结合节点移动向量和接收信号强度指示值RSSI(Received Signal Strength Indicator)信息的机会主义路由OR-RSSI,利用Sink节点Beacon报文的RSSI信息建立并更新机会概率值,使用报文广播后所能到达的具有最大机会概率值的最佳节点进行存储转发,完成移动无线传感网信息收集.OR-RSSI是一种良好的后择路由,不以既存路径为基础,不需额外设备支持,具有报文成功传输率高、网络有效吞吐量大以及能耗低等优点.

无线传感器网络高精度硬件时钟同步方法

为实现无线传感器网络高精度的时间同步功能,提出一种基于Zigbee技术的硬件时钟同步方法。采用跨层思想提取接收信号强度指示值信号作为同步触发信号,设计复杂可编程逻辑器件的硬件电路时钟模块实现计时,并配合软件算法完成整个网络的时间同步,在保证低能耗和复杂度的基础上,提高时间同步精度。对同步精度进行理论研究和测试分析,结果表明,该方法可使系统节点间达到10μs级的时钟同步精度,满足多数无线传感器网络要求。

移动WSN节点不相交多路径路由算法

针对移动无线传感器网络不相交多路径路由中的路径断裂问题,提出基于HSV色彩空间的节点不相交多路径路由算法。采用HSV色彩空间模型为每条链路建立数值化的(h,s,v)三元组,使其属于不同的色彩平面,以寻找从源节点到目标节点的多条节点不相交路径。针对节点移动问题,设计基于可变时间间隔链路接收信号强度指示值探测的不相交多路径维护机制,该机制无需借助地理位置信息。实验结果表明,当使用3条路径传输时,该算法的数据传输成功率可达到80%以上,而对比的经典算法均低于70%。此外,其在网络吞吐量、能量消耗等方面也具有较好的性能。

基于ZigBee的集中式无线定位系统设计

提出了一种采用集中式处理方式的ZigBee无线传感网络定位系统。该定位系统由网关节点、参考节点、子网关(增强型参考节点)、移动终端节点和PC服务器组成,可实现实时定位、终端报警等功能,具有实时性高、能耗低等优点。为了克服复杂环境和地域范围对ZigBee无线网络覆盖的制约,将整个无线网络分割成多个子网,并与传统的TCP/IP协议通信实现融合。该无线定位系统辅以相应传感器可同时用于数据采集和监控等应用。

信息驱动的海洋传感网目标定位最优部署策略

针对海洋传感网(OSNs)最小化目标定位误差的最优部署策略进行研究,推导得到接收信号强度指示值(RSSI)的费雪信息矩阵,并基于此得到目标函数.由于受到非高斯噪声的影响,原信息矩阵无法得到其闭环表达式.为此,利用一种蒙特卡罗(MC)策略,基于粒子化的思想得到信息矩阵的闭环表达式.随后推导出该函数的一种可行解,进而得到一种OSNs的最优部署策略.当目标节点初始位置未知时,该部署策略无法实施,进一步提出一种目标节点定位方法(TLM),将原定位问题转化为广义信赖域子问题用二分法进行求解.该方法避免了在非高斯噪声情况下利用最大似然算法因高度非凸性及计算复杂性而导致定位困难的问题,为最优部署策略提供了有效的目标初始位置.仿真实验结果证明所提出最优部署策略及定位方法的有效性.