基于邻域旋跳迭代机制的无线传感器网络节点定位

针对无线传感器网络(WSN)测距过程中的多维动态弹性测距问题,提出一种基于邻域旋跳迭代机制的节点定位算法。对WSN中的节点进行邻域聚类,将一阶邻域节点与二阶邻域节点作为网络邻域,根据邻域半径的排斥与吸引情况实现网络节点的定位,并通过迭代机制实现误差的最小化,最终获得精确的节点位置坐标。仿真结果表明,与基于RSLM机制的节点定位算法和SOCP网络节点定位算法相比,该算法能有效降低多维测距中的节点位置误差和网络控制开销,并提高节点定位精度和网络分组投递率。

基于“热”节点轮转的无线传感器网络协议

PEGASIS-I协议是为了解决PEGASIS协议中信息传输时延长、网络维护代价大、节点与节点之间存在长链等缺点而提出的一种基于扇形的无线传感器网络协议,但该协议存在根节点能量负载过大、容易死亡的缺点。为了解决该缺点,在PEGASIS-I协议的基础上提出一种基于"热"节点轮转的新协议,新协议设计了"热"节点轮转机制与"相似"节点群择一发送机制。当网络中非叶子节点能量耗损过多时,"热"节点轮转机制可将其变成叶子节点,防止其过早死亡。"相似"节点群择一发送机制能显著减少网络通信量,进一步延长网络生存时间。Matlab仿真表明:与PEGASIS-I协议相比,新协议有效延长了网络生存时间。

基于节点度和距离的WSN分簇路由算法

针对无线传感器网络(WSN)中节点的负载均衡问题,提出一种基于节点度和距离的WSN非均匀分簇路由算法。该算法在首轮成簇时采用了定时机制的簇头竞争方案,定时的长短取决于节点本身的节点度和距离基站的距离,且节点根据不同的竞争半径形成不同的簇。在首轮成簇结束后,簇的结构不再发生变化,而簇头的轮换则根据簇内节点的剩余能量和距离本簇质心的通信代价在簇内进行动态轮换。采用簇间多跳路由,根据节点的剩余能量、距离基站的距离、节点间通信代价和节点的转发热度来选择中继节点。仿真结果表明,该算法的网络生命周期与LEACH协议相比延长了2倍以上,与EEUC协议相比延长了13.97%,且均衡了网络的能量消耗。

一种新的分布式无线传感器网络定位方法

针对无线传感器网络节点能源受限的特征,以系统最小硬件开销为设计原则,提出了一种适用于基于测距的分布式定位方法（3/2-NANDB）,该方法可在不增加单个独立节点硬件开销的情况下,利用附加的外部控制系统发射一个旋转定向波束充分挖掘节点间的冗余信息,有效排除节点位置的模糊性,从而可完全确定只有两个邻居节点的节点位置和部分只有一个邻居节点的节点位置,达到减少GPS携带节点数量、最大化网络内部可定位节点数目、扩大网络观察范围和延长无线传感器网络存活时间等目的。而利用该方法的节点二义性排除算法,还可以辅助其他现有的基于三邻居（3-NA）的定位算法提高整体定位性能。

旋转机械实时监测的研究

旋转机械是许多大型生产设备系列中不可缺少的关键设备,必须对设备进行实时监控。把传感器节点布置在旋转机械的有利测量点上采集数据,通过软硬系统平台搭建,实现无线传感器网络传输,在监控诊断中心由专家系统进行诊断,然后实现远程和本地控制,达到对设备进行及时维护和更换。通过系统仿真到达设计要求。

基于多目标优化的WSN簇首选择算法

分簇思想可以很好的用于优化路由算法,现有的分簇算法簇首轮换选举大多数只是从簇首和基站之间距离、节点密集度、剩余能量、节点位置等指标来进行改进,没有考虑候选簇头距离各个簇首的平均距离。簇间转发数据包会消耗大量能量,是影响网络性能的一个重要因素。针对目前簇首轮换选举算法存在的不足,提出了一种综合考虑簇内和簇间两个优化目标的算法,此种算法本文简称为DEDS。建立了候选节点剩余能量、候选簇头节点距各个簇首节点平均距离等多目标概率模型作为簇首轮换选择依据。通过在NS2仿真平台上验证了该算法在时延、分组递交率、能耗、稳定性等网络性能优于其它分簇算法。

IEEE 802.15.4协议在GAINS-Z节点上的移植

本文基于CHIPCON公司提供的基于IEEE 802.15.4的MAC层和PHY层代码对中国科学院(宁波所)研发的GAINS-Z节点硬件进行了软件移植。并组建一星型拓扑无线传感器网络,实现网络协调器(PAN Coordinator)和设备节点(Device)之间的数据传输,验证了移植的正确性。

一种满足覆盖约束的WSN可靠路由协议

针对无线传感器网络中节点的能耗和部署问题,提出一种满足覆盖约束的有限可靠路由协议。由工作节点和冗余节点构成节点集,将节点剩余能量值作为节点轮换的参考指标,定义节点工作的有限状态机,并引入一种混合可靠性机制,能在避免产生覆盖漏洞的同时,将丢包率控制在允许范围内。仿真结果表明,该协议能延长网络寿命,降低网络整体能耗。

基于WSN和ZigBee的水质监测系统设计

为加大对城市水质的监控力度,设计了基于无线传感器网络的网络化、智能化水环境监测系统。该系统采用模块化设计的思想,使用集成MCU+射频收发芯片的SOC设计方案,选择CC2530芯片作为无线收发芯片、CC2591芯片作为低功耗射频前端,并使用ZigBee建立无线数据网络,将水质参数经GPRS DTU模块传递至上位机控制系统,并在水质参数超标告警后自动进行数据高速采集和优先传输。在无线传感器网络拓扑控制中使用低功耗自适应集簇分层型协议节点控制算法优化簇头节点轮换机制,实现低功耗和能量均衡。测试结果表明,该系统能有效监控较大区域水质参数,能量利用效率和工作寿命都有提高,具备一定的应用价值。