基于TinyOS的无线传感网络温湿度采集系统

无线传感器网络在智能家居系统中有广泛的应用前景,温度和湿度是影响室内舒适度的两个重要参数。提出了基于TinyOS的无线传感网络温湿度数据采集系统,设计了无线节点模块以及传感模块,分析了TinyOS的运行机制和开发步骤,开发了基于 TinyOS 的底层硬件驱动程序和上位机系统,组成了多跳网络。实验研究表明系统运行良好,达到了预期的设计要求。     

基于TinyOS的传感器节点能耗仿真研究

根据无线传感器网络自身能源有限的特点,采用能量模型优化策略对整个网络的能量消耗进行研究。网络能耗的实时监测是无线传感器网络研究的内容之一。首先对传感器节点的硬件整体架构进行分析研究,并对运行过程中各个工作模块的运行情况进行统计。通过对统计数据的分析,构建了有效的网络能耗模型。根据该模型,提出了一种无线传感器节点能耗监测算法,设计了基于TinyOS2.x的能耗仿真模块。为了验证和评估该算法的准确性,采用TinyOS2.x的仿真平台TOSSIM对网络能耗进行测试,并对仿真数据和真实数据进行对比分析。对比结果表明,该算法能够较为准确地实现对网络节点能耗的监测。     

基于TinyOS的三轴加速度传感器驱动组件的设计

无线传感器网络节点数据采集决定于节点上的传感器模块.三轴向加速度传感器MMA7260性能优越,适合作为传感器模块来感知节点的运动情况.在分析了嵌入式操作系统TinyOS的硬件抽象体系结构及其对传感器驱动提出的设计原则的基础上,使用NesC语言实现了基于micaZ平台的MMA7260驱动程序.驱动程序的接口简单,使用方便,并满足传感嚣节点低功耗的要求.     

基于能耗信任值的无线传感网络克隆攻击检测方法

为避免无线传感网络信息传输时被黑客克隆攻击，导致数据传输质量下降，在能耗信任值的基础上，提出一种无线传感网络克隆攻击检测方法。根据无线传感网络节点拓扑图，建立无线传感网络节点能耗模型，计算接收端和发送端在信息传输时所消耗的能耗。以簇内成员节点信息路由表为依据，利用簇头节点对每个成员节点的ID、Postion和剩余能量值展开初期检测、能耗信任值计算和数据融合。基站端通过对簇头节点路由信息和融合后的信息进行检测的方式，完成对整个无线传感网络的克隆攻击检测。仿真分析结果表明，所提方法具有较高的检出率、数据包投递率以及较低的时延和能耗，取得了较理想的攻击检测结果。     

基于LT码数据分发协议性能分析

无线传感网络节点数目庞大,能量消耗大,传感器节点的计算和存储能力有限,网络丢包率较为严重。为了设计节能可靠的网络协议,降低节点的能耗,在TinyOS网络平台上设计实现了基于LT码的数据分发协议,在仿真环境TOSSIM上进行了性能分析,仿真结果表明,基于LT码的数据分发协议,更好的展示了LT码的无比率特性,提高了网络数据传输的可靠性,降低的网络负载。     

恶劣环境下无线传感器优化研究

研究恶劣环境下无线传感路由的可行性及强壮性,针对目前在恶劣环境下缺乏一种有效的无线传感器,在TinyOS Beaconing路由协议的基础上,从整个网络的生命强壮性和能耗的均衡性角度出发设计网络节点,为提高网络生存时间,提出了一种应用于恶劣环境下的改进型无线传感路由协议,并结合煤矿井下数据监测的实际情况设计了节点查询算法、局部节点能量调整算法和路由维护算法,同时对协议应用的算法进行了场景仿真测试,仿真测试的结果表明,改进后的路由协议具有协议结构简单、路由表小,能量消耗小,数据通信可靠性高,网络生存时间长等特点,适合在恶劣环境下使用.     

基于半马尔科夫链的无线网络能耗模型的研究

在分析无线传感网络能量消耗特征的基础上,根据无线通信环境和节点的状态转换关系,建立了基于半马尔科夫链的无线传感网络的能耗模型,并通过仿真实验验证得出传感节点实际能耗剩余值与所建模型能耗预估值基本相同,从而说明所建立的能耗模型准确有效,为改变传感节点工作状态、延长传感网络使用寿命提供了可靠的节点能量数据.     

无线传感网络中覆盖能效动态控制优化策略

能量约束是无线传感网络测量控制的关键问题之一.本文针对移动节点位置优化问题,提出了无线传感网络通信能耗评价指标,采用微粒群优化策略更新节点位置,使无线传感网络具有更强的灵活性和能效性.利用Dijkstra算法获得网络最优通信路径计算能耗评价指标.采用动态能量控制策略使空闲节点进入睡眠状态减少网络运行能耗.通过优化能量指标降低了通信能耗,实现了无线传感网络覆盖与通信能量消耗的合理均衡.对移动目标跟踪仿真表明,覆盖能效优化算法与动态能量控制策略相结合提高了无线传感网络覆盖的能效性.     

一种通过算法移植降低无线传感器网络能耗的方法

在研究了多种降低系统功耗方法的基础上,针对无线传感网络的低功耗要求,对无线传感器网络各模块进行了分析和研究,设计并实现了一种基于算法移植的软件开发低功耗的方法,有效降低了节点功耗.采用高性能无线传感器Imote 2节点进行实验,和原有方法进行了对比,并分析其功耗.结果表明:改进后的方法能有效地降低节点的能耗,延长了整个网络的生存期.     

采用自供电无线传感网络的电线安全监测系统

电线故障会引起火灾,对电线温度、电流进行在线监测能预防事故发生。设计了采用自供电无线传感网络的电线安全监测系统,系统由传感节点、中继节点、路由节点、服务器和客户端组成。采用自供电技术解决无线传感网络监测系统中传感节点不能持续供能的问题,对传感节点工作状态进行控制以降低传感节点能耗,传感节点具有体积小、能耗低、不用更换电池等特点。分析自供电条件下,无线传感网络的网络结构,引入中继节点,延伸通信距离。将系统用于电线安全监测,该系统通信可靠、工作时间长、数据实时、人机操作方便,为电线安全的监测提供了技术支持。     

TinyOS的汇聚树协议研究

无线传感器网络是一种能量和计算能力受限的应用相关的网络.汇聚树协议(Collection Tree Protocol,CTP)是TinyOS中一种基于无线传感器网络应用的数据汇聚协议.CTP是一个基于树的汇聚协议,在网络中设置若干汇聚根节点,节点通过与邻居节点交换相互的链路质量估计信息来选择父节点作为下一跳,从而建立起...     

无线传感器网络操作系统TinyOS的研究

无线传感器网络（Wireless Sensor Network,简称WSN）综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络、无线通信技术及分布式信息处理技术。本文介绍了无线传感器网络及无线传感器网络操作系统的特点,分析了具有代表性的无线传感器网络操作系统TinyOS,最后指出TinyOS调度策略的不足,提出一点改进的意见。     

一种低功耗无线传感器网络节点的设计

设计了一种低功耗无线传感器网络节点,并完成了TinyOS操作系统在该节点中的移植。该节点的硬件设计综合考虑了功耗和性能等诸多方面,与其他无线传感器网络节点平台相比功耗低、通信距离远。此外,为新的MSP430系列处理器改进了TinyOS的设计工具链环境,使得软件编写可以不局限于GCC编译器。将TinyOS操作系统移植到新节点上,实现了射频收发器CC2520的射频协议栈。     

无线传感器网络操作系统调度策略

提出了一种在无线传感器网络操作系统中可以同时针对周期性任务和非周期性任务进行抢占式调度操作的EF-RM调度策略。在无线传感器节点上执行的任务负载较重的情况下，该调度策略可以保证重要任务的优先执行，此外当无线传感器节点空闲时，通过将节点带入睡眠状态，实现无线传感器节点的节能。所提出的任务调度策略在TinyOS上进行实现，并通过实验测试得出，在总能耗代价增加较少的情况下可以有效地提高系统在较重负载情况下的响应性能。     

基于改进支持向量机的无线传感器网络路由优化算法

为了解决当前无线传感器网络路由算法能耗大的缺陷,设计了基于改进支持向量机的无线传感器网络路由算法(PSO-LSSVM)。首先建立了无线传感器网络路由能耗的数学模型,然后通过组合模型的节点剩余能量进行在线估计,选择能耗最小的路由进行数据传输,最后在Matlab 平台上对该算法的性能进行测试。结果表明,PSO-LSSVM可以快速找到能耗最小的路由,改善了数据传输的可靠性,降低了数据的传输时延,而且综合性能优于对比的无线传感器网络路由算法。     

无线传感器网络操作系统TinyOS的移植

TinyOS系统以其组件结构模型、事件驱动、简易的编程环境等优点成为目前最受关注的无线传感器网络操作系统,而CC2430以其高性能、低成本、低功耗被广泛应用于无线传感器网络节点,但TinyOS不支持CC2430芯片,因此在分析TinyOS基本原理、NesC编程语言实现机制及其编译过程的基础上,介绍了基于CC2430的TinyOS及NesC语言的移植方法,完成了NesC语言、CC2430的Timer组件、Uart组件、ADC组件和RF组件的移植,并测试了各组件的移植效果。在移植的基础上,进行了基于优先级的任务调度机制的改进和星形网的组建。实验测试结果表明,两项扩展应用均已开发成功。     

A case for centrally controlled wireless sensor networks

In this article we present the Intelligent, Manageable, Power-Efficient and Reliable Internetworking Architecture (IMPERIA), a centrally managed architecture for large-scale wireless sensor networks (WSNs). We discuss the advantages of a centralized management over distributed approaches and derive our design by rigorously minimizing the amount of state information on individual sensor nodes and all sources of message collision during network operations. The result is a clustered multi-hop TDMA protocol that globally synchronizes the network and collects data at ultra-low power consumption.We present the end-to-end architecture and detail the algorithms we developed for (a) efficient network topology discovery and link quality estimation, (b) combined routing and clustering for pre-defined basestations, and (c) the scheduling of the medium access for multi-cluster and multi-channel data collection.IMPERIA has been implemented on TinyOS and IBM’s Mote Runner and successfully deployed in applications for vibration sensing as well as datacenter energy management. This article summarizes the performance results from simulations, laboratory experiments, and deployment measurements that support our design decisions.     

TinyOS下基于MSP430平台的EEPROM驱动程序设计

无线传感器网络节点需要非易失性的外部存储器来保存自身采集的数据、路由信息等传感器数据。这就需要节点上的微处理器能够访问外部存储器。在专门为传感器网络设计的微型操作系统TinyOS中,没有支持对串行EEPROM进行相关操作的底层驱动程序。根据实际需求,在分析了串行EEPROMAT24C512B的功能和TinyOS下硬件抽象体系结构的基础上,设计了基于I2C总线的EEPROM硬件抽象组件体系,实现了TinyOS下基于MSP430平台的串行EEPROM驱动程序,同时满足了应用开发的灵活性与传感器节点功耗低两方面的需求。     

Event‐triggered robust state estimation for wireless sensor networks

Robust state estimation problem subject to a communication constraint is investigated in this paper for a class of wireless sensor networks constituted by multiple remote sensor nodes and a fusion node. An analytical robust fusion estimator using local event‐triggered transmission strategies is derived aiming to reduce energy consumption of the sensor nodes and refrain from network traffic congestion. Some conditions are presented guaranteeing the uniformly bounded estimation errors of the robust state estimator. Several numerical simulations are presented to show the validity of the proposed method.