无线传感器网络多跳路由协议研究

目的：无线传感器网络发展迅速,但传感器的高能耗问题成为制约其发展的主要瓶颈,高效节能的路由协议设计成为研究热点。方法：针对目前无线传感器网络常用的LEACH路由协议存在的簇首能耗过分集中、簇首分布不均衡问题,提出了改进的路由协议EEACRA,在总结、分析LEACH路由协议现有问题的基础上,给出了EEACRA路由协议的簇首选取门限值、簇首位置调整算法和基于能量代价最小的簇间多跳路由算法的实现方法,同时给出了具体的实现EEACRA协议的工作流程和关键算法。在MATLAB环境下对LEACH路由协议和EEACRA路由协议进行了仿真,对比了不同能耗降低措施对网络能耗降低的贡献。结果：仿真结果表明EEACRA路由协议的网络稳定期较LEACH路由协议有较大的改善。结论：证明了改进的路由协议EEACRA可以有效地提高网络的稳定期。     

基于全方位振动传感识别的采集存储分离油田智能监控系统设计

视频监控是一种非常有效的监控方法,但在野外（偏远油田、无网络）且无人看管的情况下,一旦监控存储系统遭到人为破坏,监控系统便形同虚设。针对无网络且无人看管的偏远油田,设计了一种基于全方位振动传感识别的采集存储分离油田智能监控系统,该系统通过超声波探测触发图像采集,提取振动属性,进行入侵判断,确认入侵时启动图像采集存储系统,通过先进的OFDM无线传输技术将采集后的图像快速存储在百米外的存储器中,实现监控图像及指定数据的可靠记录,确保监控数据的安全性。     

多源信息融合的环境舒适度检测与评价

为了能够实现对室内环境的监测和舒适度的调节,首先需要获取准确、及时的室内环境参数。针对目前室内环境监测系统存在自动化程度低、检测点部署欠灵活,安装维护困难,监控难度大等问题,设计开发了一种基于无线传感网络的室内环境监测系统。以ZigBee技术为核心,构建无线传感器网络,自动采集和传输室内相关环境参数;通过结合物联网云平台,实现远程监控和报警;运用模糊综合评价的方法,通过统计、分析、计算,得到符合实际的室内环境舒适度水平。本系统通过硬件设计降低了室内环境监测成本,通过软件设计提高了系统的监测水平和灵活性,通过结合模糊综合评价方法和物联网云平台降低了监控难度。经实验,验证了本系统在实际环境下的使用性能,适合推广应用。     

航天器多路射频频谱自动监测系统设计

设计了一种采用太阳能供电模式的无线户外环境监测系统。该系统由终端节点,ZigBee-GSM网关和上位机数据存储中心组成,集成ZigBee和GSM无线通信,根据用户发送的短信指令控制终端节点数据采集的通断,同时用户发送短信指令远程查询户外环境的重要信息。针对户外环境因子的特点,选用工业级、灵敏度高的传感器,对户外不同位置的PM2.5浓度和紫外线指数进行测量,测量结果既可在上位机实时显示和存储,也可以由ZigBee-GSM网关通过SIM900A模块发送至移动终端。户外测试结果表明,该系统运行稳定,数据传输可靠,能快速地实现远程遥测功能,为户外环境远程监测提供了一种技术手段。     

基于Zigbee的高层火灾定位及语音报警系统

近年来,我国高层建筑火灾发生率呈逐年上升趋势,高层建筑防火和火灾报警的研究,显得尤为迫切和重要,其中火灾报警系统已成为必要的装置,对现代建筑起着极其重要的安全保障作用。提出了一种高层火灾定位及语音报警系统,该系统由Zigbee无线传感器网络、火灾探测器、语音单片机组成。当高层建筑发生火灾时,系统将通过火灾探测器自动判断火灾的发生,然后利用无线传感器网络在第一时间发送给各楼层终端设备,自动触发各楼层语音单片机播报火灾发生的具体楼层和逃生注意事项,可以让人们更快做出反应、选择更合理的逃生方式,为楼内人员的逃生赢得宝贵时间,由此可最大程度地保护人们的生命安全。因此,对高层防火系统的研究可大大降低居民住宅、写字楼、宾馆、饭店等高层建筑的火灾损失。     

基于UWB优化配置的室内行人导航方法

在卫星信号无法覆盖的室内条件下,行人的精确导航问题是当前研究的热点。为解决基于MEMS的微惯性导航系统误差随时间发散、航向角发散快的问题,提出了一种利用UWB辅助修正惯性导航系统,实现室内较高精度定位的方法。该方法采用基于零速修正的微惯导系统进行导航,以抑制惯导误差随时间发散,并在建筑内拐角、楼梯口等关键节点处优化配置UWB设备,采用UWB信息与微惯导数据进行卡尔曼滤波,实现对微惯导航向及位置的修正。与大规模使用UWB系统进行室内定位相比,该方法降低了系统布设成本,避免了UWB出现问题时对整体导航结果的影响,有效地保证了系统的定位精度。行走实验表明:直线行走时,微惯导最终定位误差为1.8%;转弯行走时,在UWB辅助定位下,微惯导最终定位误差小于1.0%。     

空地激光通信系统中捕获子系统仿真

针对空地激光通信系统,推导了复合光栅螺旋扫描捕获方法所需的最大捕获时间、平均捕获时间和捕获概率的计算公式,建立了捕获性能仿真模型,分析了捕获时间和捕获概率的关系,以及空中平台的相对速度对捕获系统的影响和抑制方法.仿真结果表明,当通信终端的捕获不确定区域为50mrad,扫描重叠因子为0.12时,捕获探测器的信噪比大于6时,空地激光通信系统总的捕获概率优于95%,最大捕获时间约为36s,平均捕获时间约为12s.     

无线光链路快速同步技术

介绍了一种小型无线激光通信系统的硬件结构以及针对该硬件的物理层收发协议。具体阐述了该协议中采用的快速同步技术,该技术能够降低通信终端间同步过程中的带宽浪费。在硬件结构中,主要介绍了激光驱动系统、信号放大和整形系统以及信号接口。硬件相关的物理层协议主要用于外部信号接口、数据流的串行化和解串行化、传输错误在线检测以及传输调度。系统主要针对地基无线光通信设计,使用多相位采样技术在本地生成接收端的采样时钟,与基于PLL的时钟复原方法相比具有更快的同步速度,有效提高了无线光通信系统的带宽利用率,降低了通信误码率。     

无线传感网节点群的远程控制研究

随着通信技术、嵌入式技术和传感器技术的飞速发展,传感器网络由于具备自组织性、协作性和动态组网变化等特点,在经济生活各方面应用广泛;但目前商用传感网络多为有线的局域网连接,对一些离散型的节点适用性不强,特别是在一些需要远程接入的控制场合就很难实现;针对上述不足,提出了一种基于无线网络与GPRS网络相结合的无线传感网络节点群远程控制方式;离散型终端节点通过433 MHz频点组成无线传感网络,经过本地嵌入式中心节点实现与GPRS网络的异网连接,进而通过手持式终端实现远程监控;实验系统比较了节点群在不同气候条件下数据传输的距离与可靠性,结果表明系统能实现上述两种无线网络的异网数据交换,有效地解决了传感网节点群的远程控制等问题。     

基于质心理念的无线传感网络路由协议的研究与改进*

在无线传感器网络中存在诸如节点能量损耗以及数据传输时所存在的时延等问题,因此在深入研究PEGASIS以及相关改进算法的基础上,并结合力学中质心的概念而提出一种基于质心理念的链式算法CMC-PEGASIS(Center of mass concept-PEGASIS)。该算法将整个传感器区域分成等宽的五个子区域,通过计算每个子区域内节点至基站的距离并按照距离与基站的远近来成链。其次引入质心的概念找到每个区域节点的能量中心,同时结合节点自身的能耗以及每个节点与基站的距离关系,得到每个子区域中的最佳的簇头节点,最后每个区域的簇头节点直接与基站完成信息的传输。经过理论分析和仿真结果得知：CMC-PEGASIS算法降低了全局能耗、减少了信息延迟率同时延长了网络的生命周期。