基于ZigBee无线传感网络技术节点设计与实现

利用各类传感器采集外界信息,产生模拟电压信号,通过模数转换进而得到数字信号,摒弃传统的有线串口发数模式,用CC2430芯片作为节点的核心芯片,负责数据处理和无线射频工作。根据以上要求给出了系统硬件结构及软件设计方案,并综合考虑到了节点的功耗问题。     

无线传感网络节点信号模型

无线传感网络是集成了嵌入系统、无线通信、分布计算、微传感器技术的新型网络。无线传感网络节点是构成WSN的基础。为了解无线传感网络节点的工作原理,描述无线传感网络节点的理论,通过分析无线传感网络节点的组成和信号处理过程,研究了无线传感网络节点的信号模型。并给出了基于Atmega128L处理器的无线传感网络节点实际模型。研究为无线传感网络节点的理论和实际应用提供了积极的意义。     

一种低功耗无线传感网络节点的设计

无线传感器网络是物联网的传感层。在无线传感器网络的设计与实现中,低功耗成为系统应用的重要制约,因此设计低功耗节点是当前研究难题之一。在自主研发的基于无线传感网络的智能交通系统中,研究电源功耗问题,设计并制作完成了低功耗无线传感网络节点。     

一种低功耗无线传感网络节点的设计

无线传感器网络是物联网的传感层。在无线传感器网络的设计与实现中,低功耗成为系统应用的重要制约,因此设计低功耗节点是当前研究难题之一。在自主研发的基于无线传感网络的智能交通系统中,研究电源功耗问题,设计并制作完成了低功耗无线传感网络节点。     

无线传感网络中的存储节点配置

无线传感网络中的大多数应用均需要将无线传感节点收集的大量数据传输到基站以便进行数据处理或者存档,因而可以通过放置一定数目的存储节点来存储其临近节点发送的数据,如此可以减轻网络中的数据传输量,达到节能这个对于无线传感网络至关重要的目的.本文研究如何放置有限数目的存储节点,以使整个无线传感网络的能量消耗最小,这也就是存储节点配置问题.对存储节点配置问题进行规约,在这一过程中文章修正了已有算法在能量模型定义上的不足,证明无线传感网络中的存储节点配置为NP-hard问题;文章提出一个基于反向贪心策略的近似算法,并且证明了其最坏情况下的性能比为O(logn),其中n为网络中的传感节点数目.通过实验证明了这一算法的优良性能.     

考虑节点间距的无线传感网络节点分配算法

节点间距在无线传感网络中分配的不合理,将导致算法存在节点能耗高、吞吐量低、分配效果等问题。为此,在考虑节点间距的基础上,提出了无线传感网络节点分配算法。分析无线传感网络在节点分配过程中的约束条件,在此基础上采用网格路由方法划分无线传感网络监测区域,结合贪婪算法实现无线传感网络节点的分配。仿真结果表明,所提算法的节点分配最高能耗为2.8×10^-11 W,分配后最大跳数为2,最高时间为0.62 min。由此证明所提算法具有一定的实用性。     

一种基于GPS技术的新型无线传感网络节点设计

针对无线传感网络节点定位的需要,文章给出了一种基于高性能先进精简指令集机器（ARM）STM32系列微控制器,GPS模块以及CC2420射频通讯模块构成的新型无线传感网络节点的设计方案,分析了采用STM32微控制器性能优势,以及GPS坐标数据提取方法;文章给出了系统组成设计;重点阐述了节点的硬件设计,以及接收GPS模块数据的处理程序设计。     

无线传感网络交叉覆盖节点路由删除仿真研究

针对无线传感网络中节点的覆盖范围较小,删除无用路由所用时间较长,导致网络覆盖率低和路由删除效率低的问题,提出无线传感网络交叉覆盖节点路由删除方法。建立节点覆盖模型,在节点覆盖模型的基础上将无线传感网络的覆盖率和连通性当做综合评价函数,构建无线传感网络交叉覆盖节点优化布局的数学模型,并采用罚函数结合无约束优化模型代替传统约束优化模型。运用自适应遗传算法求解无约束优化模型,实现无线传感网络中交叉覆盖节点的优化布局,进而删除无线传感网络中存在的无用路由。分析实验结果得出,所提方法的网络覆盖率高、路由删除效率高,说明所提方法实际应用性强。     

无线传感网络中抵抗节点复制攻击新方法

针对伏飞等人提出的LTB（Location and Time Binding）方法的不足：不能完全阻止复制节点加入传感网络;不能阻止新加入节点和复制节点建立共享密钥,提出了一个在传感网络中抵抗节点复制攻击的新方法,该方法通过把传感网络划分成一系列有效区域并把节点的密钥与身份标识和部署位置绑定起来,在共享密钥建立时阻止部署在有效区域外的复制节点建立共享密钥,在复制节点通信时检测出有效区域内的复制节点。该方案能有效地解决LTB带来的安全隐患且和LTB具有相近的通信、存储开销。     

无线传感网络移动节点位置并行微粒群优化策略

网络节点位置优化是无线传感网络研究的核心问题之一.无线传感网络通常由固定节点和少量移动节点构成,传统的虚拟力导向算法无法解决固定节点对移动节点优化的约束.该文针对这一问题,提出了基于并行微粒群算法的优化策略.微粒群算法具有适于解决连续空间多维函数优化问题、能快速收敛至全局最优解的特点.并行框架提高了算法的运行效率,降低了算法的运算复杂度,使算法能够满足无线传感网络的需求.通过并行微粒群算法搜索不同状态下无线传感节点的最优位置,使无线传感网络能够利用移动节点实现网络结构的动态重组,最大化网络覆盖范围,提高网络测量可靠性.实验证明,并行微粒群优化策略能快速有效地实现无线传感网络移动节点位置优化.     

一种水下无线传感器网络节点设计及其ARM实现

针对在水下环境应用日益广泛的无线传感器网络及其所面临的网络节点数据实时处理能力有限的现状,提出了一种新的设计解决方案,即基于ARM的水下无线传感器节点设计方法;采用灵活的直接数字合成的信号产生方法;将其与ARM的数据计算处理能力、嵌入式系统移植的特点结合起来,充分发挥两者的优势,完成一种具有优势的水下无线传感器网络节点设计。     

矿用无线传感器节点低功耗设计与实现

低功耗是无线传感器网络设计中的关键问题。本文以低功耗单片机MSP430为MCU,设计一种应用于矿用顶板离层无线监测系统的无线传感器采集节点。该节点主要功能是运用无线唤醒(WOR)模式,周期性监听信道,实时采集位移数据,并通过RF通信模块传送至监控分站。在分析MSP430的低功耗原理及工作模式的基础上,从硬件设计、工作原理、通信方式上详细阐述节点的低功耗设计技术,同时介绍节点低功耗的应用实现。经过测试,该无线传感器节点具有功耗低、可靠性高的特点,从而最大限度地利用有限的电池能量,在恶劣的矿井环境下具有较高的实用价值。     

超短波无线认知传感器网络节点的设计与实现

大范围稀疏无线传感器网络(WSN)采用超短波通信,由于工作频道单一,已无法满足网内通信的需求。为此,提出一种自适应认知变频的无线传感器节点设备。设计处理器模块、无线通信模块、太阳能供电模块、传感器模块,定义动态信道分配软件协议,以实现信道认知功能的自适应变频通信。实验结果表明,该设备可以进行远距离持续准确的无线通信,并能完成自适应变频通信。     

云平台下智慧农业传感网络的设计与实现

近年来,随着互联网平台的迅速发展,农业传感网络能促进农业向网络型转化;针对传统农业存在的资源交互性差、有效农业数据普及范围小、农业网络信息更新速度慢等问题,提出云平台下智慧农业传感网络的设计与实现;利用大数据环境搭建专项数据云平台,储存汇集优良农业网络数据资源;采用云采资源换算算法,对云端平台内的数据进行快速调取,进行双位动态影像空间设计;智能交互窗口模块分为资源检索、资源导航、农资互动、专家指导4个板块,智能交互窗口模块采用高速视频无损压制算法,能够保证传输流畅,同时采用片源压制减小片源体积;通过仿真实验测试证明,提出的云平台下智慧农业传感网络的设计各项数据优异,满足现代农业发展应用要求,为现代化网络型智慧农业的生产应用领域提供新的思路。     

稻田水分传感器网络节点设计与实现

设计了一种能远距离操作与控制、低成本的无线频域水分传感器WFMS.该传感器根据Hilhorst提出的基于频域测量原理而设计,集成了土壤水分和水层深度测量功能,可以进行无线计算和传输,尤其适合在稻田水分精准监控管理中进行应用.该传感器包括传感器采集模块、处理器模块、通信模块和供电模块四大部分.传感器标定实验表明,本传感器在稻田土壤含水量30%以上到8cm水层深度范围内,对土壤水分含量测量误差不超过5%,对1～8cm水层深度测量误差不超过0. 5cm.传感器成本降低至国内类似组合产品的20%左右.     

非打扰式无线传感器网络测试仪的设计与实现

无线传感器网络的测试工具对于传感器网络的深入研究和应用具有重要意义。提出了一种非打扰式的无线传感器网络测试方法,并介绍了基于该方法的无线传感器网络测试仪的设计思路和详细实现。该测试仪采用可编程逻辑阵列(FPGA)高速采集传感器节点的内部互连信息,并将采集的信息通过额外网络传输到测试服务器进行集中处理,还原节点状态信息和获取整个无线网络的通信情况,避免了对传感器网络节点运行和无线通信的影响。实验测试表明,该测试仪可以很好地获取节点状态,并在数据采集的过程中不干扰节点的正常工作。     

无线传感器网络节点实现模型

无线传感器网络是集成了嵌入系统、无线通信、分布计算、检测技术,由大量无线微型传感器节点组成的新型网络。无线传感器网络节点是构成无线传感器网络的基础。分析了无线传感网络节点的信号处理过程,对比研究了基于微处理器和基于现代信号处理在系统可编程的两种无线传感网络节点的实现模型。采用现代可编程实现的无线传感网络节点模型体积小、功耗低、速度快。基于微处理器的节点具有极大的灵活性。     

无线传感器网络节点实现模型

无线传感器网络是集成了嵌入系统、无线通信、分布计算、检测技术，由大量无线微型传感器节点组成的新型网络。无线传感器网络节点是构成无线传感器网络的基础。分析了无线传感网络节点的信号处理过程，对比研究了基于微处理器和基于现代信号处理在系统可编程的两种无线传感网络节点的实现模型。采用现代可编程实现的无线传感网络节点模型体积小、功耗低、速度快。基于微处理器的节点具有极大的灵活性。     

应用于天然气管网安全监测的无线传感器网络节点设计与实现

利用无线传感器网络技术可对城市天然气管网安全进行在线、实时监测.结合具体应用需求和特点,设计了一种支持IEEE802.15.4和ZigBee协议的新型无线传感器网络节点.利用该节点,可以识别施工或其它外力对天然气管道的撞击破坏,检测管道附近泄漏的天然气浓度及异常温度等不安全因素.在集成微处理器和射频收发模块的"片上系统"芯片的基础上,实现了射频通信、数据采集和电源等模块的硬件电路设计,给出了节点间组网及数据传输的软件机制.实验结果表明,该节点具有功耗低、通信可靠等特点,可满足天然气管道安全监测的实际需要.     

基于ZigBee的无线传感器网络设计与实现

无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器结点组成,具有传感器节点密度高,网络拓扑变化频繁,以及节点的功率、计算能力和数据存储能力有限等特点。该文介绍了ZigBee网络与GSM/GPRS网络相结合实现远程监测的无线传感器网络的软件与硬件总体设计方法。