结构健康监测系统中FIR滤波器的设计

针对结构健康无线传感器网络监测系统中,需要对节点数据进行预处理问题,采用FPGA（field-programmable gate array）为硬件平台,设计了FIR（finite impulse response）数字滤波器,对节点的数据进行数字滤波处理.设计中利用MATLAB/Simulink、DSP Builder软件对数字滤波器进行建模、滤波系数计算、系统模型仿真和生成相应的VHDL工程文件;利用Quartus-II软件对工程文件进行综合、编译和调试,并且生成相应的底层原理图模块.通过对1 kHz和4 kHz的两个正弦波混合信号进行仿真滤波表明,4 kHz的高频干扰信号被有效地滤除,实现了FIR滤波器的性能.将生成的VHDL代码下载到FPGA中,实现了基于FPGA的FIR滤波器设计.     

一种简单的分布式无线传感器网络时间同步方案

无线传感器网络缺乏基本架构,具有分布式、能量受限、存储及计算能力受限的特点.这些特点决定了在设计无线传感器网络时间同步方案时,不能有太复杂的计算和路由选择.为了实现快速时间同步和较低的能量消耗,提出一种简单的无线传感器网络时间同步方案.各个节点广播自己当前的时钟信息,相应的邻居节点接收到这些信息后,对接收到的信息进行简单的算术平均,将平均值作为下一个时刻的时钟刻度再进行广播.此过程反复进行,最终会使网络所有节点的时钟达到一个相同的平均值,实现无线传感器网络的分布式同步.由于网络节点只接收来自邻居节点的广播信息,故该方案无复杂的路由选择,并且计算简单,收敛快速,能耗较低.用随机矩阵理论对该同步算法的收敛性进行了理论证明,对收敛速度和能耗以及同步误差进行了分析.最后用计算机仿真对本方案进行了仿真实验,实验结果符合预期分析.     

基于ZigBee的无线传感器网络节点的设计

在ZigBee协议设计相应的节点基础上,移植msstatePAN的ZigBee协议栈,实现网络协调器和设备节点的数据互传.串口通讯上的结果显示,无线传感器网络节点硬件设计合理,协议栈移植正确.与其他同类节点相比,由于设计中严格按照ZigBee的要求来进行,充分考虑了设计成本和节点能耗的要求,可为研究无线传感器网络提供了一个实验平台.     

基于无线传感器网络的森林火险监测系统的设计

介绍无线传感器网络技术在森林火险监测系统中的应用,采用CC2430无线传感器SOC为主控芯片设计了相应的硬件节点,结合Bayes数据融合算法,对主节点和分节点使用不同的软件设计方法.该系统能够实时准确地监测环境温湿度,起到了有效预防和监测森林火灾的作用.     

一种能量可计算的星型无线传感器网络协议

提出一种基于双向通信的无线传感器网络的超低功耗协议.通过分析协议的防碰撞原理,给出了网络参数的设计原则,以及传感器节点功耗与传感器网络寿命的关联算法,并通过OMNeT++网络仿真软件对协议进行了仿真验证.结果表明:该方法通过降低协议的复杂度,控制网络的工作流程,有效降低了整个无线传感器网络的能耗,延长了网络的使用寿命,并实现了预测无线传感器网路的寿命.     

无线传感器网络自适应占空比媒体访问控制协议

为了减少无线传感器网络能量耗损,通过分析排队论单服务台排队系统模型,结合已有的低占空比无线传感器网络节点媒体访问控制协议和层次网络的结构特点,提出了一种改进的自适应调节占空比无线传感器网络节点媒体访问控制协议.该协议通过节点的队列模型预测下一周期的数据量,从而能够自适应的调整其占空比,降低网络节点的能量消耗.在网络仿真平台上对改进后协议的性能进行了评估.仿真结果表明,在保持网络性能的前提下,改进后协议比无线传感器网络节点媒体访问控制协议的能耗减少48%,延迟减少21%,吞吐量增加33%,显著地延长了整个无线传感器网络的寿命.     

基于冗余节点间歇性的WSN路由协议的设计

为解决无线传感器网络路由协议中节点能量消耗不平衡的问题,针对冗余节点过多使WSN网络生命周期较短的不足,设计一种基于冗余节点间歇性的路由协议.通过比较相邻传感器节点的监测范围覆盖率和传输数据的相似性,对发送数据被覆盖的节点进行间歇性的休眠调节,降低对感知区域监测信息采集的相互重叠.仿真结果表明:该路由协议的设计能够有效减少节点过早死亡的数量,节约网络的能量,降低节点的负载,延长网络的生命周期,并具有较高的应用推广价值.     

基于多节点协作的认知WSN能耗优化算法

针对节点能量受限的认知无线传感器网络,该文研究了多节点认知无线传感器网络中基于节点机会协作的能耗问题.该文首先推导了节点传输能耗解析式与采用二进制相移键控调制时汇聚节点误码率闭式解,并基于能耗最小化原则对协作节点集进行优化,从而得到在传输距离一定时,基于能耗最小化与最佳协作节点集合的认知无线传感器网络节点误码性能.仿真...     

带状传感器网络节点分布式自部署算法DSDA-VC设计

带状传感器网络的发展源于无线传感器网络的发展,从广义上来说是一类特殊形态的传感器网络,在许多重要领域均具有极其广泛的应用需求和前景.针对带状网区域内节点的有效覆盖问题,对节点的覆盖进行了定量的数学建模分析,设计了基于Voronoi细胞单元的节点分布式自部署算法DSDA-VC.该算法可以有效提高带状网节点的部署覆盖度,经仿真验证,对于较高密度覆盖的带状网络,覆盖率可提高10%以上.基于该研究成果,完成了在某山区的带状网的设计和实际测试验证工作.     

基于无线供电的非正交多址接入网络的鲁棒资源分配研究

无线能量传输是解决无线网络中节点设备能量短缺问题的新技术,非正交多址接入是缓解无线网络频谱紧缺难题和满足大规模节点接入需求的新型多址接入技术. 将两者相结合不仅可以缓解节点设备电池能量不足、需要频繁更换电池的问题,还可以提高系统的频谱效率,满足大规模节点接入的需求. 本文考虑基于无线供电的非正交多址接入网络,其中包含一个多天线的能量基站、多个单天线用户和一个单天线信息接收机. 在该网络中,下行链路和上行链路分别表示从能量基站到用户和从用户到信息接收机的物理信道. 在下行链路中,能量基站通过无线能量传输给多个用户提供可靠的能量;在上行链路中,用户使用收集到的能量并基于非正交多址接入技术发送信息给信息接收机. 在系统的下行链路信道状态信息不完美的实际情况下,设计鲁棒资源分配策略,联合设计能量基站的波束赋形向量、用户的发射功率和上下行链路间的时间分配,最大化系统的吞吐量. 仿真结果表明,所提鲁棒设计算法的吞吐量性能明显优于不具有鲁棒性的资源分配算法.     

针对建筑群监控的无线传感器网络设计

现代建筑群结构复杂、楼层多,对其实现集中监控的无线传感器网络的网络容量需求大,且在多障碍物的复杂环境下保障无线通信链路具有一定难度。通过分析对比现有主要无线通信技术的特点,设计了一种融合Zigbee技术与433 MHz射频通讯技术的无线传感器网络模型,其中Zigbee网络的实现采用TI公司的Z-STACK协议栈和CC2530 Zigbee模块,433 MHz射频通讯模块选用RFM69H。试验结果表明,该传感器网络能实现半径约600 m的区域内建筑群覆盖,丢包率低于5%,能保障较好的网络服务质量(Qos),整个网络通信在ISM频段,成本低,具有一定应用前景。     

植入式无源无线声表面波温度传感检测系统

为解决生物体内温度信号的长期实时无线遥测问题,设计一种新型的基于声表面波传感技术的植入式无源无线温度检测装置,并构建基于NI射频通讯设备的无线遥测虚拟仪器系统.该植入式电子装置将433 MHz声表面波温度传感器与简易谐振电路集成,利用射频通讯虚拟仪器平台,在外部4 MHz中频电磁能量的供应下,实现生物体内温度的高精度实时监测.实验表明：在30～45 ℃测量范围内,该检测系统具有8.542 kHz/℃的温度灵敏度和小于±0.1 ℃的测量精度;系统在20 dBm的发射功率下检测距离可达到1 m.     

森林生境因子无线传感器网络采集系统

为了改善传统森林调查过程中,森林温度、湿度、光照强度等生境因子获取手段单一、动态变化不及时等缺陷,运用嵌入式技术和无线传感器网络技术,完成了森林生境因子自动采集系统．采用LPC2148为主控制芯片,以MYSQL作为系统数据库,AecGIS Server为GIS平台,通过BH1750FVI光照传感器和SHT11温湿度传感器共同研制采集装置,将实时获取的森林生境因子数据经nRF905无线通信模块发回上位机入库,并由WebGIS实时显示生境因子的动态变化．实验结果表明,在传感器节点之间应用的通信协议中引入数据包编号机制和时间同步机制可以缓解网络阻塞,降低网络丢包率．当无线通信模块的发射频率设置为433 MHz,传输速率和发射功率分别设置为9 600 bps和10 dBm时,传感器节点间通信半径设置在小于50 m范围之内可以有效地控制误帧率．     

基于CC2430的ZigBee数据采集系统设计

介绍了微处理器模块、数据采集模块、天线模块等硬件的设计方法,以及协调器节点和传感器节点(包括节点的加入,网络地址分配、数据采集等)软件的设计,提出了如何利用基于ZigBee技术的CC2430射频芯片,实现架构一个较大范围的无线传感器网络。     

断路器触头温度场实时监测系统设计

SF6断路器触头温度场的实时监测是电气设备绝缘检测领域长期存在的技术难题,设计一种新型的单端口SAW谐振器构成的无源无线温度传感装置,构建断路器温度监测系统.分析并设计低功耗发射器电路和接收电路,对其性能参数进行计算;研究SAW传感器发射和接收天线的辐射电阻、损耗电阻和电感等参数的取值问题,并根据这些参数设计匹配网络,从而提高通讯距离及通讯的可靠性。该装置经测试,可以满足现场对SF6断路器触头温度的实时监测要求.     

基于433MHz的无线太阳能同步道钉设计

该文介绍了一种基于433 MHz 的太阳能无线同步闪烁道钉,整个系统分为发射和接收两部分.发射部分采用STC12C5202AD主控芯片定时发射433MHz同步信号,接收部分采用STC11L02主控芯片接收同步信号并控制灯同步闪烁.接收部分采用SYN500R无线接收芯片使得整个电路设计简单稳定,电路板体积很小,安装方便.     

基于RFID的微带天线应变传感器的仿真分析

为了研究应变传感器的无线检测技术,提出一种基于无线射频识别(radio frequency identification,RFID)微带天线应变传感器的无线检测方法,将超高频RFID技术与微带天线技术相结合,以微带天线作为标签天线,接收RFID阅读器发射的能量,激活RFID的标签芯片,芯片再通过信号调制技术,消除环境中的噪声干扰,并将天线谐振频率随应变变化信息返回阅读器,实现无源无线的应变检测.分别设计了插入馈电式和边缘馈电式2种RFID微带天线传感器,利用HFSS电磁仿真软件对二者进行了结构和参数优化设计;利用COMSOL仿真软件,通过固体力学和电磁学相耦合的仿真分析,明确了不同应变状态下,2种传感器谐振频率的偏移量与应变均呈线性关系,其仿真结果与理论值相吻合,满足结构应变测量的要求,为实验研究奠定了理论基础.     

无线传感网络设施粮仓温湿度监测系统的实现

在粮仓监控系统中,温湿度状况和空气是监测粮仓环境的重要数据。互联网技术、无线传感、4G等现代技术的不断发展,为粮仓温湿度的监测提供了稳定的技术条件,其最终部分是无线传感网络技术。无线传感网络技术主要有节点、汇聚节点、管理节点三个部分构成,本文将深入分析无线传感网络在粮仓温湿度监测系统中的实施策略。     

海洋平台结构振动监测的无线传感实验研究

为验证无线传感器及其网络在海洋平台结构振动测试上应用的可行性.首先,提出了一种无线传感器及其网络拓扑结构,结合所开发的无线传感器网络讨论了传感器节点、基站以及软件通信协议的设计;进行海洋平台无线传感实验.研究表明:将无线传感器网络用于海洋平台结构监测,能够较好地反映海洋平台结构的振动情况;传感器节点易于安装拆除,不仅省去布设导线的费用,而且节省安装时间.     

基于链接的无线传感器网络簇中可信模型

通过引入社会网络中链接的概念,提出1种无线传感器网络簇中可信模型,以更有效地检测非正常节点。模型把对节点的信任分成持久信任和即时信任,在即时信任和持久信任的基础上计算每个节点的信誉,利用信誉检测非正常节点。通过实验分析了阀值的取值并将本研究模型与其他模型进行比较。实验结果表明,在检测非正常节点方面,基于链接的簇中可信模型比GTMS(group-based trust management scheme)和RFSN(reputation-based framework for sensor network)更为优秀。