超宽带无线传感器网络研究与实现

在简要介绍无线传感器网络体系结构基础上,比较了超宽带无线电与其他传统正弦无线电的优点,并得出超宽带无线传感器网络的优势,给出了一个超宽带收发信机的传感器节点设计.     

超宽带无线传感器网络综述

集传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术以及无线通信技术为一体的无线传感器网络是一种全新的信息获取、处理和传输技术.笔者在简要介绍无线传感器网络体系结构和应用领域的基础上,分析了以超宽带无线电(ultrawideband radio)为基本传输手段的新型超宽带无线传感器网络与传统正弦无线电传感器网络相比所具有的优越性.最后,针对超宽带无线传感器网络的特点提出了几点研究设想.     

超宽带无线传感器网络MAC协议

超宽带技术凭借其诸多优势成为无线传感器网络物理层的绝佳选择,同时也为无线传感器网络的MAC协议设计带来了挑战。该文介绍了超宽带信号模型,讨论了UWB MAC协议设计中亟待解决的问题,总结和分析了近年来提出的几种典型的UWB MAC协议和有代表性的研究成果,并展望了下一步的研究方向。     

超宽带无线传感器网络性能分析

超宽带（UWB）无线电技术是近年来发展迅猛的新型通信方式,它无需中频和射频电路,对于减小体积和降低能耗具有特别的意义,尤其适合无线传感器网络（WSNs）。利用UWB信号的物理特性,将信道按照时间方式划分成一个个时隙作为子信道供不同的节点使用,分析了WSNs中不同子信道个数下,节点的发送概率和分组冲突概率的关系,得出了多信道方式下有利于减小分组的冲突概率的结论。     

一种无线传感器网络中的定位精度改进方法

无线定位是无线传感器网络的一个重要应用,但目前仍然存在着定位精度不高、定位性能差的问题。通过针对TDOA(Time Difference of Arrival)/AOA(Angle of Arrival)混合式方法定位的超宽带(Ultra-Wideband)无线传感器定位系统,提出利用迭代去噪和卡尔曼滤波器的混合式处理方法。在数据处理层面上改善系统的定位性能,从而提高定位可靠性。现场试验的数据表明该方法确实可以改善系统的定位效果。     

煤矿井下超宽无线传感器网络定位技术的研究

超宽带技术作为一种新型短距离无线通信方式,其所采用的纳秒级窄脉冲具有许多传统正弦载波无法比拟的优势。基于超宽带技术本身具有的特性,将其与无线传感器网络技术相结合,可以广泛应用于煤矿井下环境,通过无线传感器网络节点定位实现安全监测。本文主要介绍了无线传感器网络节点定位基本原理和算法,提出适合煤矿井下环境的定位算法,并且在传统的测距定位方法基础上进行改进。仿真结果表明,改进的定位算法有效的提高了节点定位精度和定位性能。     

基于超宽带技术的无线传感器数据传输网络跨层优化研究

通过构建、求解MAC层、物理层、网络层跨层优化模型的方式,对超宽带无线传感器网络数据传输问题进行了初步研究.仿真实验结果表明,以构建、求解优化模型的方式解决无线传感器网络跨层设计问题是切实可行的,物理层信号功率控制、网络层路由对网络整体性能有着至关重要的影响.为超宽带无线传感器网络实际应用提供了必要的理论及实验依据,同时也为解决大规模超宽带传感器网络数据传输问题提供了解决思路.     

无线传感器网络节点定位技术

对无线传感器网络定位技术进行了深入的探讨,从WSN节点的定位机制、定位算法的分类、已有的定位算法及算法性能的评价标准等方面进行分析,并对比了质心定位算法、DV-Hop算法、凸规划定位算法、APIT算法等几种经典的方法。结果表明：各种算法在不同的应用环境下所表现的性能差别较大,没有哪种算法是最优的,应根据最感兴趣的性能指标选择合适的算法。最后提出了无线传感器网络节点定位技术需要解决的问题和研究方向。     

基于无线传感器网络目标定位算法研究

随着科学技术的不断发展,现代化社会已经进入了信息化时代,因此计算机的在各个领域中的广泛应用也已经得到了认可。而无线传感器网络是计算机和通信学科一个新的研究内容,而目标定位在无线传感器网络应用中的研究也很重要。本文主要探讨的是基于无线传感器网络目标定位的算法研究,进一步确定了无线传感器在实际应用中的作用。     

无线传感器网络中基于超宽带的TOA/AOA联合定位研究

提出一种基于超宽带(ultra wideband,UWB)信号到达时间估计(time of arrival,TOA)/到达角度估计(angle of arrival,AOA)联合估计的无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)定位方案,只需要一个参考节点就可以实现对其他传感器节点的2D相对定位,并且不需要时钟同步,适合于传感器网络节点的低成本设计需求.利用往返时间(round trip time,RTT)进行TOA估计,给出了基于多径检测的TOA估计算法;利用到达时间差估计(time difference of arrival,TDOA)进行AOA估计,因而无需借助复杂的天线波束赋形技术.同时,分析了定位误差模型对定位性能的影响,并通过IEEE802.15.4a信道下的仿真实验进行了验证,结果表明了所提方案的有效性.     

三维超宽带无线传感网的能耗界限

研究了n个静态节点随机分布在单位球上的三维超宽带无线传感网,利用Vapnik-Chervonenkis定理和Voroni棋盘格子覆盖传感区域,推导出了某个节点发射包含R比特的数据分组以多跳方式到达汇聚节点时的能量消耗上下界.研究表明,能量消耗的上下界与网络节点密度n成反比.因此,大规模密集超宽带无线传感网是更为可取的.     

UWB无线传感器网络中基于匹配滤波检测的TOA估计

深入研究了UWB(ultra wideband)无线传感器网络中基于匹配滤波门限检测的TOA(time of arrival)估计算法.针对现有算法的不足,提出了一种三步TOA估计算法:先确定DP(direct path)搜索区域,然后使用门限检测确定DP的粗略位置,最后精确搜索到DP的中心.其中,用于计算检测门限的门限因子依据匹配滤波输出的峭度动态设置,设置模型独立于信道模式,其正确性通过与使用固定门限因子所获得的性能对比进行了验证.与其他算法的性能对比仿真结果表明,所提出的三步TOA估计算法在运算效率和TOA估计精度上取得了较好折衷,适合于当前实际应用.还通过对TOA估计误差的统计分析讨论了测距结果的可信度:依据峭度将测距结果划分为可信和不可信两个级别,并为各级别的TOA估计误差分别了建立概率密度模型.在定位模块中有效利用这些可信度信息,可进一步提高定位精度.     

超宽带无线通信技术发展趋势探讨

作为全新的一种通信技术,近年来,超宽带无线通信技术得到了广泛研究。它有效地解决了传统短距无线通 信技术中存在的系统复杂、信道衰落、功耗大等诸多问题。本文在简单介绍无线通信的概念的基础上,分析了超宽带无线通信 技术自身的特点,同时分析研究了几种不同的超宽带无线通信的具体实现方案和各自的特征与不足。     

基于SimpliciTI协议的无线传感器网络设计

针对GPRS、ZigBee、WiFi等国际标准无线传感器网络通信协议价格高、对硬件要求高等问题,提出采用适用于小型射频网络的低功耗SimpliciTI协议设计无线传感器网络的方案。首先介绍了SimpliciTI协议的基本原理;然后给出了一种采用CC2500射频收发芯片和MSP430超低功耗微处理器芯片的无线传感器节点的电路设计方案,并介绍了基于SimpliciTI协议的无线传感器网络的组网及通信过程;最后介绍了基于距离的无线传感器网络定位算法,并针对常用的多边定位算法误差较大的问题,提出了一种改进的定位算法,即通过实际距离和估算距离的误差平方最小化来计算节点坐标的误差修正值,并采用二维双曲线算法修正未知节点的初始定位坐标,从而提高定位精度。     

基于无线传感器网络的车辆定位技术研究

本研究探讨了适用于公交车辆的定位技术,在分析了全球定位和站点信标定位等多个定位技术的基础上,设计了一种在无线传感器网络环境下的定位算法,网络中的节点均为无线收发模块,具有部署简单,成本低等特点。     

基于无线传感器网络DV-Hop算法的滩涂监测系统研究

在滩涂监测系统中,如何准确找到事件发生点是系统工作的必备要求.提出基于无线传感器网络DV-Hop算法的定位方案.实验结果表明,通过设置节点密度、节点通信半径可使得未知事件定位达到较高的精确度,可满足系统定位的要求.     

基于无线传感器网络的节点自身定位技术研究*

为了在无线传感器网络中快递准确获取未知节点的位置信息,论文分析了不对称链路对距离矢量定位算法的影响,提出了一种新的定位方法,仿真表明：该算法具有定位精度高等优点。     

无线传感器网络技术

由传感器、微处理器和无线通信接口组成的无线传感器网络是一门日益引起人们研究兴趣的技术。它广阔的应用前景使其在医疗卫生、环境监测和军事领域得到了飞速发展。文中介绍了无线传感器网络研究中所涉及到的关键性问题,给出了相应的一些主要解决方法,指出了其中的优点和不足,并结合当前国际、国内技术前沿对传感器网络的未来进行了展望。     

基于射频技术的无线传感器网络设计

介绍了一种利用Nordic公司生产的nRF401单片收发射频芯片和华邦公司生产的W77E58双串口单片机设计了一个可燃气体监控无线传感器网络,给出了无线传感器网络中传感器结点和中心结点的具体硬件实现,并给出了无线传感器网络的通信协议的软件实现.     

基于Agent的矿井无线传感器网络的研究

在矿井环境中,为了确保生产安全进行,需要建立一种不依赖于骨干网的无线通信系统。随着无线传感器网络的不断发展,这种监测系统成为可能。随着Agent的出现及应用发展,已经提出了基于Agent的分布式传感器网络概念,使用代理在多个传感器节点之间执行协作任务的方法也逐渐发展起来。将Agent技术引入无线传感器网络中来,在一定程度上减小了网络通信的带宽需求,降低了网络中的能量消耗,从而提高了无线传感器网络系统的使用寿命。