无线传感器网络的分布扩散时钟自同步协议研究

针对大规模无线传感器网络同步协议的精度较低、可扩展性差的问题,提出一种分布式扩散时钟自同步协议(DDCSS);DDCSS是一个局部、并行执行的协议,基于分布式扩散的思想,以节点能量、分布和平均传输时延为依据,每轮动态地选取执行局部扩散的一组主节点和扩散节点,把主节点域内的节点平均时钟扩散有限的跳数,周围节点以接收的所有主节点域平均时钟取平均更新本地时钟,采用互扩散的方法使节点时钟近似同步到网络节点的平均时钟上,从而实现全网的时间同步;与RBS、TPSN协议相比较,该协议收敛速度较快,另外消除了误差累积,同步误差较低,扩展性较好。     

基于时间偏差补偿的传感器网络时间同步方法

综合考虑了无线传感器网络中节点间时间偏移的来源,为了提高无线传感器网络中时间同步精度,降低能量开销,提出了一种在簇结构中基于偏差补偿的同步方法.该方法在完成簇内节点一次信息交换之后,通过簇头对各节点时间偏差进行有效估计并进行补偿来维持同步时间精度,很好地降低了能量消耗.通过仿真实验,该方法在信息开销和同步精度上体现出良...     

一种高能效无线传感器网络MAC协议研究

为了解决无线传感器网络中MAC层空闲侦听、冲突和控制开销所带来的无效功耗等问题,提出了一种高能效无线传感器网络动态非等分时隙MAC新方法;该方法依据网络拓扑和监测类型分析了覆盖率模型,设计了通过选举最低剩余能量节点为休眠节点的动态选举算法,推导得到了非等分配时隙协议的算法公式,同时,采用簇内单向广播的时钟同步算法保证了网络节点拥有相同的时间基准;在无线传感器测试床上进行仿真对比实验,结果表明该方法较好地实现了动态调节工作节点数量和非等分传输时隙的协议功能,MAC层的能量有效性显著提高;该方法可有效使用网络能量,延长网络生命周期,是一种高能效的无线传感器网络MAC协议。     

基于PTP的多节点微震数据同步采集技术研究

为了同步微震监测系统中各分布式采集节点时钟和提高其精度,提出一种基于PTP(precision time protocol)时钟协议的微震数据同步采集设计方案。该方案将计算机时钟作为系统主时钟,以STM32为处理器,IP178CH为网卡驱动设计时钟分配器,并在其中植入PTP时钟协议,然后通过时钟分配器向网络中各采集节点周期性发送同步信号,最后通过时间偏差和网络延迟时间对每个节点的RTC时钟进行校准,使其与主时钟保持一致,从而实现了节点数据同步采集,其时钟同步精度达到了μs级。     

基于WIA-PA标准的农田信息传感网设计与实现

WIA-PA是一种新兴的工业无线传感器网络协议,提出一种基于WIA-PA协议的农田温湿度信息传感网络的设计与实现方法。基于分层状态机原理构建WIA-PA的各层协议,并采用QP (Quantum Platform)量子编程平台作为任务调度的枢纽。温湿度传感器节点通过星状网和网状网组合形式组建成自组织的无线网络,并将信息汇聚至网关节点。此外,设计了传感器协议的低功耗模式和网关与服务器之间信息交互的协议,并对设计的WIA-PA传感网络的功耗以及丢包率等进行了实测,验证了所设计传感网的良好性能。     

基于跳距修正L-M优化的WSN定位算法

针对DV-Hop定位算法在节点随机分布的网络拓扑环境下存在误差较大的问题,文中通过分析平均跳距估计、未知节点坐标估计区域求解对定位精度的影响,提出了一种基于跳距修正L-M优化的WSN定位算法CLDV-Hop(Correct L-M DV-Hop)。仿真结果表明,在不增加额外开销且仿真环境相同的条件下,CLDV-Hop算法比现有改进的算法具有更高的定位精度,与DV-Hop算法相比精度提高了约33%——41%。     

基于BP神经网络模型时钟同步误差补偿算法

误差补偿是保证水下传感器网络时钟同步精度的一个重要保障,现有研究方法主要采用线性拟合和最小二乘法对时钟同步参数进行误差补偿,但该类方法并未考虑受海流影响时节点移动所导致的时钟同步精度问题.针对此问题,本文提出一种基于BP神经网络模型的时钟同步误差补偿算法.首先采用深海拉格朗日洋流模型描述水下节点运动规律,模拟水下节点运动速度,进而建立时钟同步参数模型,最后构建符合水下环境的BP神经网络时钟同步误差补偿模型,通过定义激励函数,引入正则项因子和补偿性因子避免模型过拟合,建立误差反向传播的BP神经网络模型时钟同步误差补偿算法.仿真实验表明,本文提出的算法与TSHL算法、MU-sync算法、MM-sync算法相比,在时钟同步精度(即时钟同步时间与标准时间的误差)上分别提升了37.42%, 17.29%和21.86%,并且均方误差得到显著降低.     

空分复用弹性光网络中串扰感知的虚拟网络映射算法

首先设计串扰影响评估方法，动态评估相邻纤芯之间的串扰影响；然后提出空分复用弹性光网络中串扰感知的虚拟网络映射算法。在虚拟节点映射阶段，为了增强虚拟节点与虚拟链路的关联性，采用虚拟节点邻近排序方法。物理节点优先级评估方法考虑节点相邻链路的芯间串扰，达到均衡芯间串扰效果。在虚拟链路映射阶段，设计频谱区域分配方法以减小芯间串扰。仿真结果表明，当负载为100～900 Erlang时，所提算法的平均提升虚拟光网络请求接受率比LCLCVNM算法提高了6.45%，串扰改善了32.1%，但时间复杂度略高于LCLC-VNM算法。     

无精准同步的小规模水声网络节点相对自定位

提出了一种无精准同步的小规模水声网络节点相对自定位方法。针对节点数量较少的小规模水声网络,利用水声通信在无精准时钟同步的情况下进行节点间测距,进而根据由相邻节点构成的三角形结构校正节点的相对位置。通过仿真得到,在几种典型拓扑结构下,该方法在测距误差不超过10 m时,将初始定位误差降低40%以上。在水声网络自组织的同时进行节点自定位,避免了传统的二次定位过程,节省了节点能耗和定位时间,并在一定范围内提高了定位精度。      

基于无线传感器网络及GPRS的水质监测系统设计

提出了一种基于ZigBee无线传感器网络和GPRS技术的多参数远程实时水质监测系统。无线传感器网络以CC2430通信模块为核心。传感器节点采集到的数据经路由节点汇总至协调器节点,通过GPRS模块及时远传至监控中心。设计信号调理电路,将传感器电极输出的微弱电信号进行放大、滤波。采用时间同步机制实现网络节点的同步唤醒,大幅提高网络的稳定性。对系统进行了多天连续测试。通信距离为100米时,网络的平均丢包率低于1%。pH值、溶氧度的平均相对偏差低于1%。测试结果表明,系统具有灵活、实时性好、准确性高、稳定可靠等优点,具有很强的实用价值。