无线组网技术中的安全问题

无线组网技术当前主要有Sensor Network和Ad hoc Network两种。与传统的有线网络相比,无线网络同样使用类似于TCP/IP的分层协议进行通信。这样无线网络不仅继承了大部分有线网络的安全缺陷,而且由于使用无线信号传输数据,又使它具有了一些特有的安全问题。本文从信息安全学的角度,系统地综述了无线组网技术中的安全问题及对策,为这个领域的研究提供了清晰的问题结构。

基于ZigBee的变电站监测报警系统

针对目前变电站监控系统的缺点和不足,设计了基于ZigBee无线技术的变电站监测报警系统。系统采用TI公司的CC2430作为ZigBee模块,设计了ZigBee网络协调器和ZigBee监测终端,并以GPRS作为远传技术,真正实现了变电站监控系统无线化。本系统可以大量节约成本,减小施工复杂度,具有广阔的应用前景。

物联网信息感知与交互技术

信息感知作为物联网的基本功能,是物联网信息"全面感知"的手段.信息交互是物联网应用与服务的基础,是物联网"物物互联"的目的.随着物联网研究热潮的兴起,以传统无线传感器网络为核心的感知网络研究迅速升温,并在信息感知与交互方面取得了大量研究成果.文章分析了物联网信息感知与交互方面的最新研究进展.在信息感知方面,从数据收集、清洗、压缩、聚集和融合几个方面,梳理归纳了数据获取和处理的主要方法.在信息交互方面,提出了物联网信息交互的基本模型,分析总结了信息交互涉及的主要技术.在此基础上,讨论了物联网信息感知与交互研究的热点问题,包括新的感知技术、能效平衡、信息安全和移动感知网络等.最后,指出了物联网信息感知与交互技术发展面临的问题和挑战,展望了未来的研究方向.

无线传感器网络的时间同步技术

介绍了无线传感器网络中的关键技术——时间同步。首先对传统的时间同步在无线传感器网络的适用性做了描述,分析了传统时间同步机制不适合的原因;并重点介绍了专门用于无线传感器网络的几种主流的同步算法,通过对比,总结了各种算法的优点和应用限制。影响时间同步精度的重要原因是不确定性,等待时间的估计容易受到引起不对称双程信息延迟,直接的影响就是同步错误。最后分析了信息传播中不确定性的影响。

农业物联网技术研究进展与发展趋势分析

以人力为主的现有生产模式与劳动力持续减少、人均农业资源匮乏与农业资源利用率低、新农民年轻化与劳动力老龄化是阻碍我国农业实现现代化的主要矛盾。依赖智能装备实现精准化、自动化和智能化的农业生产,提高农业生产率、资源利用率和土地产出率,是解决以上矛盾的重要途径。农业物联网是以挖掘农业生产力、提高农业装备精准化水平、实现农业生产智能化的新兴技术,集农业信息感知、数据传输、智能信息处理技术于一体,并根据大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖以及农产品物流的重大需求,形成典型的产业应用。本文重点总结了近年来农业信息感知方向在农业个体标识研究与感知机理及工艺的最新发现、农业信息传输方向在低功耗广域网的最新成果、农业智能信息处理方向的农业大数据技术与农业人工智能技术的重大突破,提出以农业业务模型驱动农业业务控制、以设备管理设备的农业物联网架构,人的主要角色是实时数据与价值信息的消费者,农业物联网驱动的农机装备智能化作业是最主要的劳动力来源;进而对比国内外农业物联网技术应用与集成现状,分析农业物联网发展的制约因素,提出我国农业物联网发展策略,最终得出农业物联网技术的未来研究重点与发展方向。

无线传感器网络MAC协议研究比较

无线传感器网络是微机电系统、通信、传感器、网络等技术相结合的产物。目前已经被预见具有广泛的应用领域和使用价值。介质访问控制(MAC)协议是一项构建网络底层基础结构的重要技术,结合目前国内外的研究成果,从技术方面对无线传感器器网络的MAC协议进行了分类,介绍了几种典型的MAC协议,对它们之间进行了分析和比较。

分布式无线传感器网络度覆盖算法

传感器节点在高密度部署和满足一定覆盖条件下,有效地进行覆盖控制和减少能量消耗以及延长网络生命周期是无线传感器网络研究的重点课题,为此,提出一种分布式的度覆盖算法。该算法利用贪心算法和几何图形学相关理论知识对覆盖区域关键节点进行优化覆盖,通过节点状态调度机制转换,可以有效地降低网络能耗,提高了节点覆盖性能的同时优化了节点的数量。仿真实验结果表明,该算法能够以较小的代价提高整个网络的生存周期,有更好地适应性和稳定性。

基于RFID与WSN融合技术的井下定位算法研究

综合无线射频识别与无线传感器网络的融合技术,提出了一种改进的三边测量定位算法。当信标节点数量较少,未知节点利用接收信号强度指示(RSSI)技术未找到与信标节点的3个距离值时,采用定位向量和未知节点的平均移动速度,计算求出新的未知节点到信标节点的距离值。实验结果表明,该算法有效地弥补了射频信号覆盖不完全和空隙区域的定位,提高了运动轨迹的定位精度和覆盖范围。

面向节能和容错的异构WSNs数据收集算法

采用连通支配集作为虚拟骨干可以延长无线传感器网络的生命时间,但是考虑节点容易失效的特性,网络还需要具有一定的容错性。针对k-连通m-支配集的容错方法能耗过大的问题,提出了一种面向节能和容错的分布式数据收集算法。算法首先构建连通支配集,然后选择容错度大的节点作为备份节点,最后在数据收集过程对支配节点的能耗进行均衡。理论分析和仿真实验证实算法不仅以较小的时间和消息开销构建规模较优的连通支配集,而且还保证了容错性并最终延长了网络的生命时间。

传感器网络中基于路由关键点的结点调度机制

无线传感器网络是由大量低能量、短寿命、不可靠的传感器结点组成的,延长网络寿命是一个主要的目标。良好的结点调度算法可以在保证网络性能的前提下,延长系统的寿命。据此提出了一种结点调度算法,通过关掉一些冗余的结点,降低整个系统的能量消耗,由此增加系统的寿命。该算法既保证了网络区域的覆盖范围,又维持了一些路径上的关键点,以便进行路由的时候不会中断。

基于ZigBee的图书馆无线温湿度监测系统设计

针对图书馆内传统温湿度传感器采用有线方式传输数据时存在的成本较高和线路冗余问题,本文研究了基于ZigBee技术的图书馆无线温湿度监测系统。该系统以TI公司的CC2530芯片作为硬件开发平台,网络节点设备从上到下分别为协调器、路由器和终端设备,其中协调器通过RS232串口与上位机通信,终端设备在图书馆内呈分布式排列;监测系统的软件设计主要通过IAR集成开发环境和Z-stack协议栈完成,协调器通过相关组网原语操作,建立了ZigBee无线网络,并在AODVjr算法基础上改进了ZigBee路由算法。通过无线传感器网络(wireless sensor networks,WSN),工作人员可以在上位机实时监测图书馆温湿度变化,从而及时发现异常状况并处理。通过实际组网测试证明,该监测系统性能稳定,测量准确,移植能力强,可以扩展连接其他传感器。该研究具有一定的实际应用价值,可用于更多领域。

Qualnet平台下基于扩频的无线传感网物理层建模

为了建立完整的基于Qualnet的无线传感网仿真研究平台,解决Qualnet所集成的物理层模型对扩频系统支持不完善的问题,提出了一种基于信噪比门限的物理层建模方法,并以IEEE802.15.4为例进行了建模和仿真。仿真结果表明,使用这种建模方法建立的模型可以完全发挥扩频系统的性能,使用该模型的无线传感网仿真系统运行正常。

基于网格分布的三角形内点测试定位算法

无线传感器网络作为一种全新的信息获取和处理技术,可以在广泛的应用领域内实现复杂的大规模监测和跟踪任务,而节点自身定位是大多数应用的基础。结合近似三角形内点测试算法APIT和网格的思想,提出一种基于网格分布的三角形内点测试定位算法。仿真结果表明,相比于APIT,该算法具有更高的定位精度和节点定位覆盖度。

基于分簇的无线传感器网络密钥管理的研究

密钥管理对整个无线传感器网络安全至关重要,针对该领域现有密钥管理方案存在的问题和层次化路由协议的应用,提出了一种新的无线传感器网络密钥管理方案,基站利用分簇信息为簇分配密钥池,引入网关节点用于簇间安全通信,可用于大规模传感器网络的安全体系。

无线传感器网络汇聚节点自组织选举协议

无线传感器网络是由能够感知环境信息和能够进行无线通信的传感器节点构成的网络,广泛应用在环境监测、目标跟踪等方面。无线传感器网络中,汇聚节点(Sink)的位置选取关系到整个网络的性能和生命期,并与节点的部署情况、网络的拓扑结构紧密关联。本文对汇聚节点位置对于无线传感器网络性能和生命期的影响进行了分析之后,以全网能耗、平均-最大端到端延迟为权衡指标,设计了汇聚节点选举协议。仿真表明,运行该协议的网络能够以较小的代价,迅速地选举出具备最优权衡指标的Sink,同时网络还体现出优秀的自组织组网能力。

适用于多层住宅楼结构的无线智能水表抄表系统

针对通用无线传感器网络(WSN)平台无法满足无线智能水表抄表系统(SWWMRS)低成本、低功耗、高效和高可靠性等方面实际应用需求的问题,设计并实现了一种改进的无线智能水表抄表系统。该系统以适合多层住宅楼结构的抄表应用为目标,结合无线智能水表抄表系统特点、部署环境特征和抄表业务逻辑,提出了一种改进的全网络节点邻接链路发现算法来实现自动组网和集中式的路由管理,在抄表过程中,采用最小化全局转发次数的策略结合最小剩余能量节点避免策略来均衡节点能耗,同时,优化了媒体访问控制(MAC)层防碰撞机制和低功耗空闲监听方案。最后,选取了一栋常规结构的24层居民楼进行测试。实验结果表明:系统在通信距离、功耗、可靠性等方面均能满足实际应用需要,对比通用WSN平台CC2530,系统在通信距离、抄表成功率、效率和功耗方面具有一定的优势。

无线传感器网络QoS仿真与研究

无线传感器网络在军事和民用领域均具有广阔的应用前景,但由于传感器节点资源的限制,网络能否满足在实际应用中的QoS要求是一个重要问题。本文对无线传感器网络的主要QoS指标进行了介绍,并分别从能量效率、丢包率、吞吐量和传输时延等主要QoS指标对三种典型拓扑结构的无线传感器网络进行了分析;实现了基于NS2的无线传感器网络通用仿真平台,借助此平台对典型拓扑结构的传感器网络主要QoS指标进行了仿真验证和分析,得到了不同拓扑结构对无线传感器网络QoS指标的影响程度。

基于TW-ToA与TDoA的无线传感器网络多目标协同定位算法

针对高斯噪声环境下无线传感器网络(Wireless sensor networks,WSNs)中目标节点位置估计问题,提出了一种基于双向到达时间(Two way-time of arrival,TW-To A)与到达时间差(Time difference of arrival,TDoA)的多目标协同定位算法。该方法利用了TW-To A高精度和无需同步的特性,并通过混合TDoA测量,在提高整体定位精度的同时,有效地降低了TW-To A的信息传输量。所提出算法将待测目标节点扩展为伪辅助参考节点,协同参与定位过程,从而进一步减少了网络中锚节点的数量。仿真结果表明,该算法在相同节点数量的网络环境中可以以较低的代价实现较高精度的定位目标,为无线传感器网络中的目标定位提供了新的思路和方法。

基于最大连通度分簇的负载均衡分簇算法

无线传感器网络中由最大连通度生成簇算法得到的簇结构,簇头节点往往负载过重,并且各簇头节点间负载极不均衡,这种不均衡性在传感器节点分布不均匀的场合尤为突出。针对上述问题,提出一种改进的负载均衡分簇算法。通过网关节点调整所属簇使簇间负载趋向均衡,并在调整后将负载依然较大的簇进行分裂,使分簇的逻辑结构适应节点拓扑分布,更加合理。通过仿真实验验证,改进算法在降低和均衡簇头节点负载方面比传统的最大连通度分簇算法有明显的提高。

无线传感器网络的基于信任管理的分布式高可靠覆盖机制

为解决无线传感器网络中的安全覆盖问题,将覆盖算法整合到信任管理系统中,提出了一种基于信任管理的分布式高可靠覆盖机制(HRCMTM)。通过分析信任管理系统的潜在要求,从理论上推导和分析了网格尺寸选择。引入动态信任阈值新的概念,定量分析了覆盖节点集大小、联合信任度与动态信任阈值之间的关系。在此基础上,设计了确保可靠覆盖目标区域的节点调度覆盖算法。仿真结果验证了这一新的机制在覆盖率和联合信任度等方面的有效性。