基于卡尔曼滤波的无线传感器网络信息并行传输延迟补偿算法

为了提升无线传感器网络信息并行传输延迟补偿性能,提出一种基于卡尔曼滤波的无线传感器网络信息并行传输延迟补偿算法。利用时滞误差补偿控制方法均衡控制无线传感器网络信道,以此为基础,采用小波变换将无线传感器网络信息频谱变换到小波域内。在小波域内采用恒虚警概率方法识别信息并行传输过程中的码间干扰小波系数,组建码间干扰小波系数的恒虚警检测器以去除大于检测门限的码间干扰,完成信息并行传输过程中的码间干扰抑制。为了保证数据传输的时效性,采用卡尔曼滤波方法对无线传感器网络信息并行传输延迟展开补偿。仿真结果表明,所提算法的无线传感器网络信息并行传输到达率均值在98%以上,具有良好的传输延迟补偿效果。

无线传感器网络的多信道信息融合方法设计

在无线传感器网络组成的物联网中,受并行通信的干扰,导致多信道信息融合效果差、时延高、信息传送能耗大。为此,提出了针对物联网中无线传感器网络的多信道信息融合方法。通过树型拓扑结构合理分配物联网中传感路由节点信道,抑制并行传感通信的干扰。根据信息熵理论,获取各传感信道信息之间的距离差,采用欧氏距离得出各信息单元的距离熵,进行归一化处理,计算出各传感信息单元属性与融合的权重,按照线性加权算法融合各部分的信息,完成多信道信息融合。仿真结果表明:所提方法的多信道信息融合时延和信息传送能耗始终低于0.69 s和59 J,证明所提方法在传感网络多信道信息融合的效果较好,能够有效降低传感信息融合时延,减小传感信息传送能耗。

边缘计算场景下无线传感器网络信息轻量级加密算法

边缘计算环境中的无线传感器网络通常在设备端附近产生的计算,直接面对大量原始涉及设备的敏感信息,面对海量信息当前加密方法没有区分信息种类,导致加密成本过高。提出边缘计算场景下无线传感器网络信息轻量级加密算法。利用贝叶斯网络结构,将边缘计算场景中的无线传感器网络海量信息划分为敏感信息和载体信息两种类型。设计一种轻量级加密算法,只对敏感信息进行加密,并将加密后的敏感信息随机嵌入载体信息中,实现无线传感器网络信息的智能隐藏。实验结果表明,利用所提算法将敏感信息嵌入载体信息后,载体信息的不可感知性较高,可以避免隐藏信息被恶意攻击者发现,保证了边缘计算场景中无线传感器网络信息的安全。

无线传感器网络与Zigbee的建筑施工安装现场信息分析方法

为提高建筑施工安装效率、保障施工质量、增强施工安全性,提出基于无线传感器网络与Zigbee的建筑施工安装现场信息分析方法。将无线传感器网络与Zigbee技术相结合,建立建筑施工安装现场信息采集平台,利用该平台实时采集建筑施工安装现场相关数据信息。利用模糊贴近度算法对采集到的多源传感器建筑施工安装现场数据信息实施融合分析后,构建施工安装现场数据集,将其作为后续数据分析的基础数据集。采用孤立森林数据分析技术,检测存在于施工安装现场数据集中的异常值,根据异常值检测结果来判断建筑施工安装现场哪些环节出现问题,以便及时作出相应的预警干预。实验表明,数据量增至90 G时,误码率始终低于0.20%,数据传输速率高于700 Mb·s^(-1),信噪比为75 dB;样本数量为200和300时,AUC值高于98%。证实了该方法可以实时、准确地采集到建筑施工安装现场相关数据信息,根据这些数据信息可以精准检测出异常数值。

梯度化路由算法在无线传感器网络中的应用分析

无线传感器网作为一种全新的信息获取和处理技术,是当今社会研究与应用的热点。当移动目标到传感器所在的区域时,监控到目标与无线传感器网络连接,并将目标的位置传输给用户,这一过程一直是无线传感网中经典且最值得研究的问题。路由技术协同节点跟踪,参照并结合贝叶斯理论,选择网格的序列贝叶斯滤波法,利用Matlab平台,在其上创设建立网格序列贝叶斯低通滤波器仿真,并得到了最终的路由仿真模型图,促进了动态簇网格贝叶斯滤波法的定位。

基于信息年龄的工业无线传感器网络混合数据调度方法

在工业无线传感器网络(IWSN)中,实时交付工业现场的周期性控制/传感数据流与非周期性事件数据流,是保障生产安全高效运行的关键。信息年龄(AoI)作为一种新兴的数据新鲜度衡量指标,能够从目标节点角度全面地度量网络数据交付的实时性。针对周期性和非周期性数据混合的工业无线传感器网络,该文在引入网络数据整体新鲜度指标的同时,考虑到周期性数据新鲜度在超过阈值后可能会对工业生产造成负面影响,建立了最小化系统平均AoI和周期性数据AoI逾期概率的联合优化模型,并将优化问题表述为马尔可夫决策过程(MDP)进行求解。由于传统基于相对值迭代的最优求解方法在大规模网络中因为维度灾难难以实施,因此采用深度强化学习(DRL)降低优化问题的状态空间维度,并改进决策探索机制以加快学习速度,提出了基于优化决策探索的深度强化学习(DRL-ODE)调度方法。仿真结果表明,所提方法能够提高网络数据交付的实时性,并有效减少周期性数据的AoI逾期概率。

无线传感器网络中低功耗路由协议优化方法

由于电池功率的不足,严重限制了无线传感器网络的应用场景。如何均衡无线传感器网络中各部件通讯所产生的能耗,提高能量利用效率成为重要的研究方向。提出了基于能量和节点信息的SEP协议,为了选择合适的簇头节点,该协议将节点剩余能量,邻居节点数量以及终端节点之间的相对距离等加入簇头选举过程中,提高无线网络中节点密集区域内剩余能量较高的节点成为簇头的概率。仿真实验结果表明,该改进方案可有效解决簇头节点分布不合理的问题,有效的提高了网络性能。

基于IRS辅助通信的无线供能传感器网络信息年龄优化

无线传感器与基站之间容易因障碍物阻挡,影响信息交付的及时性,传感器能量供应不足也会引起信息年龄(AoI)性能下降。构建一种基于智能反射面(IRS)辅助通信的无线供能传感器网络系统模型,提出一个联合优化能量发射矩阵、IRS相移和传感器调度的多变量系统总信息年龄最小化优化问题。由于调度变量的二进制性质和IRS相移约束的非凸性质,导致该优化问题无法被直接求解,因此利用变量松弛和半正定凸松弛方法将原非凸问题转化为凸问题,并设计一种基于半正定凸松弛的信息年龄调度优化算法。实验结果表明,当能量站最大发射功率为45 dBm及IRS反射单元数为30时,所提算法相比循环调度算法、非能量收集算法,能将系统总AoI最大分别降低38%、46%,不仅可以为无线传感器持续供能,而且能提高系统的AoI性能。

无线传感器网络智能信息处理研究

无线传感器网络是信息技术高速发展的产物。由于无线传感器网络本身具有小型化低成本的特点,不仅能够实现通信协议结合网络特征完成相关操作命令,还能具有较高数据存储以及数据处理能力。随着时代的发展,传统无线传感器网络在数据压缩以及数据存储查询中存在滞后性。因此本文重点分析当今时代无线传感器网络智能信息处理技术。

无线传感器网络省电的信息储存方法

提出一个高效的信息储存方法，这个方法将检测到的信息储存在传感器本身，并以低通讯成本的链接（Linked List）来维护信息彼此之间的关系。

基于信任的分层无线传感器网络安全簇头选举方案

由于传感器节点的资源受限,导致无线传感器网络无法部署高强度的安全算法。因此,针对分层无线传感器网络,如何防御内部攻击,如何在考虑能量有效性的情况下,实现感知数据安全的传输就变得非常重要。改进基于二项分布的无线传感器网络信任评估系统(Improved Binomial-based Trust Management System, I-BTMS)。通过引入簇头的信任评价,解决第三方推荐的可信度问题;将I-BTMS输出的当前信任值,作为下一轮簇头选举的因素,同时考虑能量消耗,设计基于信任的分层无线传感器网络安全簇头选举方案(Trust-based Secure Cluster-Head Election Scheme, T-SCHES),形成有效的安全迭代。实验结果表明,所提I-BTMS可以有效地防御共谋攻击,T-SCHES实现了安全性与能效的均衡,提高网络安全性,延长网络生命周期。

茶园信息采集无线传感器网络节点设计

针对茶园中所存在的无线通信障碍问题,该文设计了一款适合茶园信息采集的无线传感器网络节点。节点以ATmega128为核心,nRF905射频芯片及其外围电路作为无线通信模块,SHT11空气温湿度传感器和TDR-3土壤含水量传感器及其外围电路作为传感器模块,并以该节点为硬件平台编写了通信协议、应用程序和后台管理软件。分析、测试了节点的功耗和通信距离,在空旷地带,节点的有效通信距离达到150m,与Micaz节点对比室内外通信距离分别提高了200%和150%。在广东省英德茶园基地进行了组网试验测试,结果表明:网络平均丢包率为0.84%,传感器感知精度达到98.2%,能够满足茶园信息采集的应用要求。

基于无线传感器网络的农田信息采集节点设计与试验

研究基于ZigBee协议的无线传感器网络技术,结合嵌入式处理器开发了无线传感器网络节点和汇聚节点。网络节点规则分布在被监测区域,负责采集土壤水分信息,并自组成网,将信息发送给汇聚节点,实现对信息的动态显示和大容量存储;节点天线分别在0.5、1.0、1.5和2.0m4个高度下,对小麦苗期、拔节期和抽穗期3个典型的生长时期进行试验,得出无线电信号在小麦不同生长时期,最佳天线高度下的有效传输距离,为无线传感器网络在农业中的应用提供技术支持。

能量自给的果园信息采集无线传感器网络节点设计

针对果园中所存在的无线通信障碍与电池更换困难问题,该文设计了一款适合果园信息采集的无线传感器网络(wirelesssensor network,WSN)节点。节点以MSP430F149为核心,nRF905射频芯片及其外围电路作为无线通信模块,CN3058和HT6292智能充电芯片及其外围电路作为太阳能充电模块,电机驱动芯片ULN2003及水平、垂直电机作为太阳追踪模块,DHT22空气温湿度传感器和TDR-3土壤含水量传感器及其外围电路作为传感器模块,并以该硬件平台编写了通信协议、应用程序和时间同步算法。分析、测试了节点的功耗、通信距离以及太阳能充电时间,在空旷地带有效通信距离达到202m;主电路电池由3V充电至3.6V所需时间为580min,传感器电路电池由5.6V充电至7.2V所需时间为283min;在无太阳能充电且节点系统工作周期为30min情况下,主电路生命周期理论值为497d,传感器电路生命周期理论值为147d。组网试验结果表明:网络丢包率小于1.5%,能够满足果园信息采集以及能量自给的应用要求。

基于ZigBee和PDA的农田信息无线传感器网络

为了实现农田信息的实时采集、处理与可视化,缩短数据采集和处理间的时差,开发了基于ZigBee和PDA的农田信息无线传感器网络。系统由集成ZigBee协调器的PDA和带传感器的路由节点组成。通过无线传感器网络,用户手持PDA可实时动态访问田间信息,并控制传感器的供电电源开关,以节省功耗。采集的田间信息包括土壤水分、土壤温度、土壤电导率、空气温湿度。其中土壤温度、空气温湿度传感器为数字式传感器,土壤水分、土壤电导率传感器为模拟传感器。节点通信距离试验表明,正常工作条件下,40m距离的丢包率只有0.092,满足要求;跳数测试中最远的节点可以通过自组织网络,将农田信息准确传到PDA,表明网络工作性能稳定。

无线传感器网络信息感知中的自组织算法

构造了信息获取与能量节省的综合性能指标,通过在线优化该函数自适应地选择簇首及簇内成员,提出了一种无线传感器网络动态协同自组织算法(DCS),从而实现综合性能优化意义下的网络自组织．仿真表明:与IDSQ算法相比,DCS算法能有效避免“乒乓效应”问题,节省通讯能量明显,而跟踪精度相当．

交通信息采集无线传感器网络节点部署的微粒群优化方法

针对城市道路交通信息采集无线传感器网络节点部署优化问题,采用传感器网络连通性和覆盖性作为综合评价函数,以满足网络连通性和覆盖性为约束,建立节点部署的约束优化数学模型,并用罚函数法将其转化为无约束优化模型。采用微粒群算法求解,并用动态改变惯性权重方法作为改进算法解决微粒群算法的早熟收敛。以北京市二环以内的道路为例进行模拟实验,结果表明,微粒群算法及其改进算法使优化布局的评价函数值比初始手动布局提高1.71%和3.18%。微粒群算法及其改进算法能够优化交通信息采集的无线传感器网络节点布局。

基于无线传感器网络的信息采集监测系统设计

基于B/S架构的无线传感器网络远程信息采集系统存在着实时性差、安全性差等特点,特别是在数据传输量大的情况下尤其突出。设计并实现了一种基于C/S架构的无线传感器网络信息采集监测系统。该系统采用自主研发的Node433TM无线传感器网络通信协议栈和基于ARM9的无线传感器网络嵌入式网关。系统具有实时响应性强,可靠性高的特点,可应用于数据传输量大的传感器网络数据采集与监测。

无线传感器网络智能信息处理研究

由大量微小传感器节点组成的无线传感器网络主要用于从目标对象收集信息,但由于节点资源受限,给无线传感器网络的信息处理带来了严峻挑战,为此,必须采取简单、高效的处理策略。本文综述了无线传感器网路环境下智能信息处理的最新研究进展,包括网内聚合、数据压缩和分布式存储和查询等方法,对各种算法的优缺点进行评述,并指出了其关键问题。

面向交通信息采集的无线传感器网络节点

智能交通系统的关键技术环节之一是能够准确地获取实时交通参数,包括交通流量、车速、车道占有率等,无线传感器网络在智能交通方面有潜在的广泛应用前景.设计实现了面向交通信息采集的无线传感器网络节点,提出了一系列相关交通信息采集专用算法,包括基于数字滤波和匹配滤波的交通流量监测算法、车速测量算法和车辆识别算法,在道路上进行了实测验证并对节点功耗进行了分析.实测结果表明,交通信息采集节点能以较高精度得到交通流量、车速、车道占有率等信息,并能较准确地对机动车和自行车进行识别.