无线传感器网络及其军事应用研究

无线传感器网络以其独特的优点,被应用到很多领域,尤其是以信息化为标志的军事领域。首先介绍了无线传感器网络的基本概念,其次分析了无线传感器网络在战场环境下的潜在优势以及其在军事领域中的应用,最后详细阐述了无线传感器网络军事应用需解决的关键技术。     

无线传感器网络的概率统计分析

无线传感器网络在军事，环境与监控，地震与气候预测，地下、深水以及外层空间探索等许多方面已显示出广泛的应用前景。无线传感器网络内部结构的不同直接影响系统功能，从复杂网络的角度具体介绍和深入分析了衡量网络拓扑的数学特征。此外，讨论并通过实验证实了准瓶颈节点定义及算法的缺陷，并计算了一些网络特征量。     

多尺度分析技术在无线传感器网络节点定位中的应用

介绍了多尺度分析技术的原理和类型,结合几种典型的定位算法对基于多尺度分析的无线传感器网络定位问题进行了综述。通过对几种典型算法的分析和比较,讨论了多尺度分析定位方法的关键技术。最后结合最新的研究进展探讨了无线传感器网络节点定位的发展趋势。     

基于信号强度的井下无线传感器网络蒙特卡罗移动节点定位算法

针对改进的井下蒙特卡罗算法定位误差大的问题,提出一种基于信号强度的井下无线传感器网络蒙特卡罗移动节点定位算法.利用信号强度的变化来判断节点的运动方向,根据前一时刻的节点位置以及运动速度矢量来构建采样区域,采用一跳信标节点对样本进行过滤.仿真结果表明:该改进算法的定位精度得到了明显提高,适合于井下定位.     

无线传感器网络节点定位中移动信标的路径规划

分别研究了2种不同确定路径下（SCAN 轨迹和 HILBERT 轨迹）的节点定位性能。通过 Enthought Canopy 软件仿真试验得到结果表明：和信标的随机移动相比,任何覆盖整个区域的确定的信标移动路径具有明显的优势;当移动信标以小于通讯范围的分辨率遍历节点网络区域时,SCAN 路径具有更低的定位误差;当轨迹的分辨率大于通讯范围时,HILBERT 轨迹提供的精度明显更高。     

无线传感器网络节点定位的混沌粒子群优化算法

针对粒子群优化算法收敛速度慢且稳定度不高的问题,把混沌寻优思想引入到粒子群优化算法中,提出一种基于混沌粒子群优化算法的无线传感器网络节点定位算法。该算法首先对当前粒子群中的最优粒子进行混沌寻优,然后用混沌寻优的结果随机替换粒子群体中的一个粒子,通过迭代搜索最佳坐标。仿真结果表明,在参数合理设置的前提下,该算法性能稳定,并且具有较快的定位速度和较高的定位精度。     

基于CC2431的无线传感器网络

CC2431芯片电路中的非平衡变压器由电容、电感,以及一个PCB微波传输线组成。内部T／R交换电路完成LNA和PA之间的交换。其无线定位引擎用于估算无线网络中节点的位置。进行定位估计时,定位引擎需要获得3～8个参考节点的坐标值及其它测量参数。在定位引擎运行之前必须使能定位引擎寄存器LOCENG的第4位LOCENG．EN,当要停止定位引擎运行时,应往LOCENG．EN写入0关断引擎的时钟信号,从而减少CC2431的功耗。     

无线传感器网络中四元无线声阵列节点选择及目标定位算法

低成本、小型化的无线声传感器网络（WASN）的每个节点只配备一个麦克风而非麦克风阵列,针对随机抛撒的WASN区域外声源目标定位问题,依据声压衰减模型和几何定位机制,提出了四节点无线声阵列声源定位算法。在此基础上分析了声音衰减系数和阵列形状对定位精度的影响,进而选择以Y型阵列作为感知模型,当Y型阵列的中轴线与目标声源的夹角为60°～100°时,定位误差小于1 m. 依据仿真结果提出节点选择算法并进行了Y型阵列目标定位实验,结果表明,Y型无线声传感器阵列满足对无线传感器网络（WSN）抛撒区域外50 m处目标的预警需求。低成本、小型化的无线声传感器网络（WASN）的每个节点只配备一个麦克风而非麦克风阵列,针对随机抛撒的WASN区域外声源目标定位问题,依据声压衰减模型和几何定位机制,提出了四节点无线声阵列声源定位算法。在此基础上分析了声音衰减系数和阵列形状对定位精度的影响,进而选择以Y型阵列作为感知模型,当Y型阵列的中轴线与目标声源的夹角为60°～100°时,定位误差小于1 m. 依据仿真结果提出节点选择算法并进行了Y型阵列目标定位实验,结果表明,Y型无线声传感器阵列满足对无线传感器网络（WSN）抛撒区域外50 m处目标的预警需求。     

基于无线传感器网络的冲击波场测量系统设计

引入无线传感器网络技术,提出了爆炸冲击波测试的新方法,完成了无线传感器网络测试节点的硬件设计和关键技术以及远端主机系统设计。经外场试验表明:该测量系统节点安装方便、安全可靠,数据传输速率高,测试精度高,可实时完成超压信号的采集、传送、测量曲线绘制和威力评估。     

无线传感器网络多栅栏覆盖构建算法研究

无线传感器网络覆盖问题已经成为研究无线传感网络的重要问题。在目前主要研究的两种模型中,全覆盖模型能对监控区域的每一点都进行有效覆盖。栅栏覆盖仅对监控区域的水平方向布置传感器节点,可以在保证有效覆盖的同时,延长无线传感器网络的工作寿命。文中针对栅栏覆盖模型,提出新的栅栏构筑算法(district partition algorithm,DPA),它能在传感器节点部署区域构筑多条栅栏,实现多栅栏覆盖。仿真实验验证了该算法的有效性和高效性。     

基于无线传感器网络PEGASIS算法的一种改进方案

基于对LEACH算法分簇思想的研究,对PEGASIS算法进行了改进,提出了高能效的PEGASIS(HEE-PEGAS-IS)算法;新算法将网络划分成多个等宽区域,区域内节点成链,考虑节点剩余能量和节点与基站之间的距离,使各簇链的簇首节点依次成主链,由主链首节点与基站通信;仿真结果表明:与PEGASIS算法相比,改进后的算法能有效节省网络能量,延长无线传感器网络寿命,提高了数据传输总量。     

多簇传感器网络中的联合判决

提出了一个多簇的三层无线传感器网络,其中每个传感器独立地对二元目标进行检测并将判决结果发送给各自的簇头,由簇头对各个传感器发送的信息进行融合判决,并将判决结果发送给判决中心;在判决中心处,经非相干检测和最大值联合判决法得到对被观测物状态的最终判断。     

无线传感器网络可靠性建模研究

针对无线传感器网络(WSN)系统规模大、易失效、分布式的特点,首先给出了WSN系统的网络模型和任务模型,建立了基于任务的WSN系统可靠性模型,实现了从单个任务的局部可靠性评价到系统全局可靠性评价方法,最后针对WSN的典型簇拓扑结构,给出了建模实例。该方法为WSN系统设计阶段所进行的任务级划分与拓扑结构的选择和优化提供依据和参考。     

无线传感器网络连接问题研究

延长寿命和提高服务质量是无线传感器网络设计的主要目标,也是必须解决的重点、难点问题。本文从这一角度出发探讨了无线传感器网络中的连接问题。分析总结了网络连接的基本特征和判定条件,包括最优邻居节点数目及其临界值,节点密度和通信范围等;研究了连接与覆盖的关系,讨论了现有兼顾连接与覆盖的部署方法;探讨了保证连接降低能量消耗的拓扑控制问题;最后对实际环境中连接实验的特性和设计方案进行了分析。本文不但系统、全面地综述了关于连接的最新进展,而且对主要难点问题和今后发展方向进行了详细的分析。     

无线传感器网络对边界目标的跟踪能力分析

对进入监控区域的运动目标进行探测跟踪是无线传感器网络的一项重要功能,以传感器模型和Exposure模型为基础,分析了目标的运动速度与检测可能性之间的关系,给出了不可测临界速度和完全可测临界速度的定义及其与传感器参数之间的函数关系;通过仿真,验证了理论的准确性,这为根据实际需要进行传感器节点布设和传感器的参数设计提供了参考。     

动态WSN下生命周期最优化方法

探索复杂环境下动态无线传感器网络中生命周期优化模型与优化方法,对由此引出的理论问题及关键技术开展深入研究.首先突破传统静态网络模型在刻画事件能力的局限性,通过时间轴扩展的方式,将静态模型扩展成动态网络模型.在此基础上,引入网络流理论,对动态无线传感器网络中生命周期优化问题进行数学建模.最后,引入Linear Programming计算方法,对优化方程进行求解,突破此问题在计算复杂度方面的制约,创建了一种新型的路由调度优化算法.