无线传感器网络的时间同步算法误差分析

消息传输过程中的非确定性延迟是影响无线传感器网络时间同步精度的主要因素。对现有时间同步机制进行分类研究，根据消息传输过程中的延迟分解，详细分析了不同类型时间同步机制的误差。无线传感器网络需要结合特定的应用场合，根据精度要求高低和应用期限等，研究开发满足不同需要的同步机制。     

无线传感器网络混合触发一致性时间同步

针对无线传感器节点能量有限、无线通信环境差的特点,将事件触发通信机制应用于无线传感器网络(WSNs)的时间同步中,提出一种混合触发一致性时间同步(MTCTS)算法,并研究同步能耗的降低方法及传输延迟和数据丢包对同步算法的影响。节点的时钟特性建模成二阶状态方程,每个节点通过与其邻居节点交换本地时间这一状态信息获得同步控制输入,从而实现WSNs的时间同步。在所提出的一致性同步算法中,每个节点周期性地更新状态,根据当前状态是否满足给定的事件触发条件去触发通信事件的发生,如此降低通信事件的发生频率。在假定传输延迟服从指数分布和所有节点丢包率相同的情况下,进一步研究了传输延迟、信息丢包对同步精度和算法收敛性的影响。实验和MATLAB仿真验证了所提算法的有效性,并通过仿真确定出了传输延迟和丢包率的上界。     

无线传感器网络时钟同步技术综述

时钟同步是无线传感器网络的一项重要支撑技术.介绍了影响时钟同步的主要因素和应该考虑的几个方面问题,并对现有几类主要同步算法作了介绍.     

一种面向小型无线传感器网络同步算法

在分析无线网络同步问题的基础上,针对小规模无线传感器网络的应用特点,结合已有的RBS算法,提出了一种分布式网络模型下的时钟同步算法,并设计实验平台,通过实验验证了其可行性和有效性。该算法适用于数据采集和定位系统。     

无线传感器网络节点设计方案研究

根据无线传感器网络的特点和节点设计要求．给出了三种基于ZigBee技术的设计方案．并就功耗、成本等方面对三种方案进行了比较和分析,为进一步研究无线传感器网络提供了有效参考。     

基于ZigBee无线传感器网络节点的研究

伴随着通信技术的迅猛发展,无线通信技术已逐步深入到社会生活的各个领域,其中作为新兴技术的无线传感器网络是值得研究的重点之一.ZigBee因其显著特点使得它在无线传感器网络领域具有非常重要的地位,针对于此,本文基于ZigBee无线传感器网络的节点进行了研究.     

一种无线传感器网络节点硬件结构设计

针对无线传感器网络实时监测和突发事件处理的应用需求,设计了无线传感器网络节点.节点采用超低功耗的MSP430F149单片机和具有多种工作模式的无线射频模块nRF905,采用了声音、磁性和加速度3种传感器,用于实现对环境数据的采集和目标信息的探测,同时通过蜂鸣器、麦克风以及音频信号的接收放大和解码电路实现节点间的测距.     

无线数字传感器网络节点

针对设备状态监测过程中数据传输的特点，设计了采用数字传感器对温度和加速度信号进行采集的无线传感器网络节点。文中概述了节点的构建过程，介绍了所选传感器的特点和应用设计，给出了提高无线通讯可靠性和传输速率的方法。最后，通过实验验证了节点的可靠性和稳定性，并给出了提高传感器测量精度的方案。     

基于TinyOS的无线传感器网络节点

针对无线传感器网络节点能量有限的缺点,详细介绍了无线传感器网络节点的软硬件实现,设计了以TIMSP430F1611单片机为基础的低功耗硬件平台,并基于TinyOS实现了将外界环境中采集到的温、湿度及光照数据传送至网关节点以进行处理的软件平台。组网测试结果表明,该网络能正确组网,并且满足无线传感器网络低功耗的要求,具有一定的应用价值。     

无线传感器网络节点及相关协议的设计

设计了基于MSP430F1232的用于温度和人员热释红外信息检测的无线传感器网络节点,主要使用了MSP430F1232和NRF905芯片,工作频率为2.4 GHz,设计了通讯协议,该节点具有集成度高、低功耗等特点.详细介绍其硬件设计电路及相关软件设计,并提出协议将节点组成网络来实现数据的无线传输.     

无线传感器网络中延迟补偿的分布式时钟同步算法

时钟同步为无线传感器网络中的节点处理分布式任务提供了一个共同的时间参考,无线传感器网络需要精确的时钟同步来保持数据的一致性和协调性,但是同步过程中的不确定性延迟会严重干扰同步参数的计算.为了消除消息延迟的不确定性对时钟同步的影响,本文考虑高斯分布的消息延迟,建立了新的时钟同步模型,并基于卡尔曼滤波和分布式时钟同步算法,...     

Study of consensus-based time synchronization in wireless sensor networks

Recently, various consensus-based protocols have been developed for time synchronization in wireless sensor networks. However, due to the uncertainties lying in both the hardware fabrication and network communication processes, it is not clear how most of the protocols will perform in real implementations. In order to reduce such gap, this paper investigates whether and how the typical consensus-based time synchronization protocols can tolerate the uncertainties in practical sensor networks through extensive testbed experiments. For two typical protocols, i.e., Average Time Synchronization (ATS) and Maximum Time Synchronization (MTS), we first analyze how the time synchronization accuracy will be affected by various uncertainties in the system. Then, we implement both protocols on our sensor network testbed consisted of Micaz nodes, and investigate the time synchronization performance and robustness under various network settings. Noticing that the synchronized clocks under MTS may be slightly faster than the desirable clock, by adopting both maximum consensus and minimum consensus, we propose a modified protocol, MMTS, which is able to drive the synchronized clocks closer to the desirable clock while maintaining the convergence rate and synchronization accuracy of MTS.     

生产监控的嵌入式无线智能传感器网络的开发

针对传统的生产监控存在浪费和效率低下等问题,在IEEE802．15．4无线通信协议的基础上,根据系统低功耗的需求,设计并实现了与生产监控软件相配套的具有两级结构的新型无线智能传感器网络,它能完全反馈终端设备所有信息;在软件设计中采用了一个简单的多任务操作系统,并在无线通信协议中定义了两个无线通信信道：一个用于数据;另一个用于控制、仲裁和时间同步。实验结果证明,该方法简单易行,既能保证设备的生产效率,又能获得满意的数据传输准确率和数据传输速率。     

无线传感器网轮询接入控制平均查询周期分析

在IEEE 802.11 PCF机制的基础上,结合休眠状态,采用概率母函数和嵌入马尔可夫链的方法对具有休眠的限定K=1轮询服务系统进行了数学建模分析,对系统一阶特性量即平均查询周期进行了精确解析,从理论上分析了休眠对系统的影响,克服了在分析无线传感网络性能时,忽略休眠状态而仅依靠实验和能耗模型进行性能分析的不足。仿真分析了节点的能耗与休眠等特性,验证了理论分析的正确性,引入休眠因子使查询周期的计算误差从4%下降到接近0%,表明休眠状态在分析模型中不应被忽略。     

无线传感网贝叶斯目标跟踪定位算法

提出一种贝叶斯目标跟踪定位算法。针对问题模型,进行网络拓扑结构建立,采用贝叶斯方法对目标下一位置区域进行预测,从而对目标进行跟踪优化,实现选取合适的定位参与节点。通过实验仿真表明,该算法能够有效实现目标节点的跟踪定位。     

无线传感器网络动态加权DV-Distance算法

无线传感器网络DV-Distance定位算法,采用未知节点与锚节点间的累计跳段距离代替欧式距离计算节点位置,存在较大的定位误差.针对这一问题,提出一种动态加权DV-Distance改进定位算法,基于未知节点的修正模式,保证定位网络中每个未知节点具有不同的修正系数;通过动态加权修正模型,用锚节点间距离、跳数等信息计算修正系数,采用动态加权的方法将不同方向上的修正系数进行整合,修正未知节点与锚节点间累计跳段距离,提高算法的定位精度.通过仿真验证了算法具有更高的定位精度;并进一步通过实验验证了算法的有效性和可行性.     

无线传感器网络瓶颈节点判断及路由方法研究

针对无线传感器网络中存在的由于其失效导致网络节点割裂成互不连通的各部分的瓶颈节点问题,从一类准瓶颈节点角度出发,提出了基于节点间连通关系的聚类划分方法.在此基础上,建立了瓶颈节点的判断方法,进而从均衡节点能耗的角度,提出了基于最小跳数多路径选择的减轻准瓶颈节点和瓶颈节点影响的路由方法.仿真结果表明,应用这些方法的传感器网络,不仅能够有效的判断瓶颈节点,而且能够均衡准瓶颈节点和位于瓶颈节点前的汇聚节点的能耗,从而延长网络寿命.     

基于无线传感器网络的室内定位系统

为解决已有室内定位系统精度低、成本高的问题,将无线传感器网络( WSN)技术应用到室内定位中.开展了对已有定位系统包括RADAR、Active Badge和Cricket等的分析,设计了一套基于无线传感器网络的室内定位系统.该系统使用GAINSJ无线传感器网络节点组网,整个系统由汇聚节点、参考节点和目标节点构成.汇聚节...     

基于位置信息的无线传感器网络路由协议的改进

作为一种短距离低功耗的通信技术,ZigBee广泛应用在各种无线传感器网络中。随着物联网的发展,ZigBee中经典的AVOD路由协议在节能、安全性和稳定性方面暴露出了较大的缺陷。针对这些缺陷,该文提出了基于GPS模块提供的位置信息对ZigBee路由算法进行改进,根据传感器的位置信息控制传感器之间的洪泛路由,有效地降低系统的功耗,同时动态调整传感器发射信号的功率,降低功耗的同时保证系统的安全性和稳定性。