摘要：文章基于无线传感器技术,探讨水库闸门双向通信和控制系统的构建策略,并就该系统中传感器节点、双稳态脉冲电磁阀控制节点、网关、上位机、远程服务器、控制终端的软硬件设计提出思路,为水库闸门自动化管理研究提供一些参考。该系统以无线传感器为重要信息纽带,通过定期监测水库的蓄容高度,在通过网关分析、发送数据指令,决定电磁阀的工作状态,进而自动调整水库闸门的启闭和开度。最后对该系统构建、使用过程中可能遇到的问题进行总结,并提出解决策略,希望为相关领域的研究和工作提供参考。

摘要：无线传感器网络是一组带有无线收发装置的传感器节点组成的临时性的网络自治系统,由于无线传感器网络的节点是用有限寿命的电池来提供的,因此能量有效策略成为无线传感器网络研究的关键问题。通过结合传感节点的软件和硬件设计方法和系统设计策略来研究组成网络的传感节点的能量有效策略,达到最小化传感节点能量消耗的目标。通过OPNET仿真给出相关结果。

摘要：针对近地无线信道变化多端的多径现象,该文提出了一种用于复杂信道环境下的低功耗无线传感网Rake接收机VLSI方案并在FPGA上实现。仿真和应用表明,该Rake接收机不仅具有良好的抗多径衰落性能,而且与常规Rake接收机相比,显著节省了VLSI资源并降低了功耗。

摘要：针对无线传感网负载均衡问题并考虑在数据收集流量模式下节点的负载与距离数据收集节点Sink的跳数相关的特点,提出了一种基于梯度的非均匀分簇算法。通过构建符合实际流量模式的分簇拓扑结构,寻求网络的负载均衡,在一定程度上缓解近Sink的网络拥塞("热区")问题。分析此种数据汇集模式的数据流量特性,给出了节点至Sink跳数(梯度)与其负载流量的关系;从不同梯度的簇头负载与相同梯度的负载两方面着手,设计了负载平衡的非均匀分簇调整算法(WUC),依据节点自身的梯度确定分簇的规模,以多权值优化的方式成簇。仿真结果表明,网络中不同梯度的簇头流量负载标准差降低了9倍左右,网络的负载平衡有了显著的改善。

摘要：为了设计能量利用效率更高的无线传感网簇头轮换策略,建立了竞争式簇头轮换的能耗分析模型,分析了数据收集与簇头轮换的能耗比例,提出了基于调度的簇头轮换策略,以消除簇头轮换造成的能耗开销.仿真结果表明,基于调度的簇头轮换策略明显改善了簇内的能量使用效率和能耗均衡性.

摘要：针对设计多级簇树拓扑结构的无线传感网MAC协议时,存在不同层级设备之间交互时段冲突和网络多跳转发延时过大的问题,提出一种组合超帧调度协议.通过构建基于超帧单元的组合调度超帧及设计信标时隙分配与冲突解决机制,保证多级设备交互时段的无冲突协调分配;通过增加各级设备在调度周期中的交互时段和设计保障时隙及时预约机制,减少多跳传输带来的网络传输延时.理论分析和仿真结果均表明:在增加可接受的能耗开销前提下,提出的MAC协议的多跳传输延时能降低至IEEE 802.15.4标准MAC规范的1/4以下,并且随着跳数的增加,传输延时的降低效果更为明显.

摘要：近年来,传感器技术、嵌入式计算技术与通信技术迅猛发展且日益成熟,因此传感器节点日益小型化和智能化,促进了无线传感网在战场监视、智能交通、精准农业、建筑结构健康状况监测、灾难恢复、环境监控、医疗监护等军用和民用领域的广泛应用.广播的目的是将数据从源节点分发给网络中的所有节点,在无线传感网中主要用于路由发现和重要通知的发布等.无线传感网应用于战场情报获取或火灾监控等时延敏感领域时,需要将数据快速地从源节点广播给全网所有传感器节点,因此,设计一种低时延的广播算法具有非常重要的理论研究意义和实际应用价值.但是,由于无线信号传输的广播特性,节点的信号传输会对其干扰范围内所有节点的数据接收产生干扰,而信号干扰是影响广播时延的重要因素.在信号干扰约束下的最低时延广播问题是NP(Non-Polynomial)难问题,因此难以设计出多项式时间的最优化算法.现有研究工作通常通过干扰避免调度方法来设计低时延的广播算法,虽然能避免信号之间的干扰,但是不能增加可并发传输的广播链路数目,进而有效地降低广播时延.为了有效地解决该问题,本文首先设计了一种贪婪广播算法GreedyB.该算法通过构造宽度优先搜索树来实现网络节点的分层,依据覆盖节点数最多优先选为父节点的规则来构造广播树,最后采用逐层调度和干扰避免调度的方式来分配广播链路的传输时间片.在贪婪广播算法GreedyB的基础上,本文结合相继干扰消除技术设计了另一种广播算法SICB,致力于进一步降低广播时延.与GreedyB算法不同,SICB算法在分配传输时间片时,分析广播链路之间是否满足相继干扰消除的条件,条件满足时安排在同一时间片,不满足时进行干扰避免调度.本文通过理论分析证明了,GreedyB和SICB两种算法都能提供正确的无信号干扰的广播调度方案,并且两种算法时间复杂度和空间复杂度都是多项式时间的.本文通过大量的仿真实验对所提算法进行了性能分析.仿真实验结果表明,GreedyB和SICB两种算法在不同网络规模、最大传输距离、信号传输功率、噪声功率等网络参数下的广播时延都要低于现有的广播算法,性能优化率最高分别可达43.5%和52.7%.

摘要：无线传感网具有资源受限、硬件和应用多样等特性,使得传感网的应用开发和部署比较困难。这就要求研制一种提供适当抽象层的中间件架构,简化应用开发,并支持在资源受限的情况下,快速将应用部署到无线传感网节点。本文设计并实现了一种面向无线传感网的新型中间件架构。本架构采用基于可执行可链接格式(ELF文件格式)的动态链接加载更新技术,支持中间件动态加载与链接、部署、激活、停用、卸载和相互调用等功能。实验结果表明,本架构代码体积较小,可用于资源受限的传感网节点,明显降低了代码更新时产生的网络传输量,并且可以实现更加灵活的应用和中间件服务部署方案。

摘要：当前,无线传感网的广泛应用给人们带来便捷的同时,与日俱增的能耗也对全球环境造成了重大影响。因此,无线传感网的节能问题始终是业界关注的焦点。节点休眠调度策略有助于合理组织网络中众多传感器节点的工作状态,从而有效均衡节点负载和降低网络整体能耗。首先,对现存的无线传感网休眠调度策略进行了调研分析,并指出了存在的边界效应问题。然后,针对现有节点休眠调度策略存在的不足,面向无线传感网目标监测应用场景的需求,综合考量网络覆盖度和节点剩余能量,构造了节点进行休眠决策的优先级,并据此设计了一种基于优先级的分布式节点休眠调度机制(Priority Based Distributed Sleep Scheduling,PBDSS)。仿真实验结果表明,与典型的贪心休眠调度策略相比,PBDSS能够降低信息交互带来的能量开销,有效解决了边界效应问题,均衡了节点能量消耗,提高了节点能量效率,延长了网络寿命。

摘要：提出了一种基于分布式空时分组编码的译码转发(DSTBC-DF)的新的协同分集方案,设计了适合协同分簇多跳无线传感网的网络协议,并讨论了协同同步情况,分析了协同分集方案的性能和协同分簇无线传感网的能量效率。理论分析与 Mento Carlo 仿真的结果验证了这一新方案的有效性:相比传统的方案,不但实现简单,而且通过合理的协议设计有效地解决了协同同步问题,实现了完全的分集增益,有更高的能量效率,网络系统能耗明显降低。