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摘要:本文从无线传感器网络接入下一代互联网的五连方式出发,论证了全IP方式在单兵系统——空降兵系统的可行性;然后利用IPv6协议——无状态地址自动配置协议和移动IPv6协议,提出了在空降兵跳伞成功后或者有单兵移动时的一种自组织成网算法;最后用实验仿真验证了传感节点中实现的无状态地址自动配置协议的正确性。
摘要:本文通过分析不同类型的多信道MAC协议的特点,指出了并行协商类多信道MAC协议存在的消失节点问题和通信竞争问题。针对上述问题,基于无线传感器网络节点的能量有效性,本文提出了一种新的多信道MAC协议:LPR-MAC。本协议采用全网同步,时间上划分为多个时间片,节点在网络建立时随机选择某个时间片作为自己的固定接收周期,在接收周期按各自的伪随机序列在多个信道之间进行跳跃,并行协商,在其余时间片休眠。仿真结果表明,该协议减少了通信竞争程度,降低了能量消耗。
摘要:针对用于监测系统的长链树状无线传感器网络数据传输的实时性和高可靠性等要求,并考虑到近汇聚节点处易形成“漏斗”等问题,本文提出用基于云模型的多蚁群算法对无线传感器网络路由进行跨层优化的设计思想。算法通过种群间信息素的相互作用并行地完成路径的搜索并及时对信息素进行更新,在搜索的过程中把节点的时延、跳数、负载及分组成功率作为路径的启发值,利用多规则云发生器对更新策略中的信息素残留系数和信息素强度进行自适应调整。仿真结果表明,该路由算法能够保证无线传感器网络具有很强的实时性、可靠性及鲁棒性,实现了网络的负载平衡及拥塞控制机制。
摘要:无线传感器网络中,单一信道传输模式下数据吞吐率的受限和易受到干扰的缺陷影响了数据传输的可靠性,而多信道传输技术能有效地解决吞吐量受限和单一信道干扰问题。但是,多信道传输的特点使得多数单一信道路由协议在多信道的情况下无法获得满意的性能。本文采取三项措施,设计实现了多信道采集树路由协议:一是采用自适应的信标发送机制,二是采用Extra Expected Number of Transmission(eetx)作链路质量估计,三是通过跨层设计,同步路由层和MAC层邻居表信息的插入与删除等操作。实验室初步实验的结果表明,该协议具有网络的聚敛速度快、拓扑结构稳定等优点,可实现数据的可靠传输。
摘要:传感器节点可能被攻击者俘获用来发送大量虚假数据,从而耗尽整个网络的资源。途中过滤是应对此类攻击的有效方法。本文研究了途中过滤方法中经常被忽视的两项指标:覆盖性与实时性。本文提出了自适应的分组算法,提高了网络覆盖率;途中节点动态决定先转发后认证还是先认证后转发。如果网络中未发生虚假数据注入攻击,则途中节点首先转发数据报,然后进行验证,可以降低网络延迟;如果网络中发生虚假数据注入攻击.途中检测节点可以快速切换到先认证后转发模式,而其他节点仍然保持先转发后认证模式.提高了数据传输的实时性。我们将本方法与传统方法进行对比,显示本方法在付出有限代价的前提下能够提高覆盖率并降低系统延迟。
摘要:本文基于城市交通物联网及远程控制的发展趋势,提出一个设备无关的、可靠的、面向连接的传输控制协议,使各种交通设备的传输数据和控制命令能够以统一的数据格式进行表示和传输,并通过Internet来进行远程感知和控制。设计了设备和服务器间交互报文的数据格式,结合通信协议的原予性、次序性、实时性和容错性,实现了连接建立、数据传输、状态维护、丢包检测和重传机制、拥塞控制等关键技术。通过仿真和实验分析了可行性及传输性能。
摘要:本文基于无线传感器网络技术.设计并实现了一套农业信息采集系统。首先基于CC2430进行节点硬件设计,然后从用户的实际需求出发,进行系统设计。系统采用三种工作模式:周期采集模式、定点查询模式和异常事件模式,进行农田数据的采集。一般情况下,节点工作于周期模式下,节点以固定时间间隔发送数据到协调器.协调器再将数据发送到远程服务器,进行存储或分析;当有特珠需要查询时,用户可在远程服务器上发送指令.通过协调器转发网络,通知局部网络进入查询模式,进行定点数据的采集;另外.当节点有异常事件发生时.可自动进入异常事件模式,同时通知局部网络进入异常事件模式。本文进行了节点和系统设计,并进行了相关的实验。系统运行良好,能够有效、高效地进行数据采集,满足精准农业的需求。
摘要:多传感器组网对目标探测是当前军事领域的研究热点,也是传感器网络的基本功能。但是,现有的基于目标输出信号阈值机制难以精确描述目标发现事件。根据数理统计理论将目标探测问题建模为统计推断过程,本文提出一种基于统计假设检验的传感器网络目标探测机制,通过样本训练确定检验参数,采用数据融合方法优化探测结果。实验显示,该方法能有效解决探测过程的噪声干扰问题,提高目标捕捉的正确率。
摘要:无线传感器网络通常能量与通信带宽有限、计算与存储能力受限,这对数据的传输以及数据的分析与挖掘提出了新的挑战。本文提出了一种数据的近似方法,讨论了数据的压缩与近似恢复,并且在此基础上分析了数据的相似性度量。理论分析和实验结果表明,在保证数据精度的前提下,该方法能够有效地对数据进行压缩降维,节省存储空间和减少网络数据传输量;并且能够在压缩后的数据上进行数据的相似性度量,提高了数据聚类分析的效率。
摘要:数据收集是无线传感器网络的基本功能之一,被大量应用到环境监测。如何降低网络能耗、延长网络生命周期是环境监测中数据收集的首要问题。大多数应用都选择使用休眠调度,通过监听空闲侦听的时间来节省能量,而这通常是在MAC层进行。本文则在网络层路由中考虑休眠调度的影响,将路由和休眠调度综合起来考虑,提出了一种基于异步休眠调度的无线传感器网络数据收集协议DRAD。DRAD通过异步休眠调度避免了时间同步的消耗,节点只需维护与邻居节点间的时间差,通过顺带时间差修正机制解决时间偏移问题,降低了能量开销。实验用占空比来衡量系统能量消耗,结果显示DRAD可以稳定在预先设定的占空比,有效降低网络能耗,延长网络寿命。
摘要:由于传感器节点能量有限且难以补充,无线传感器网络设计的一个重要目标就是在严格的能量约束下最大化网络的生存时间。网内数据融合是减少传感器节点数据传输量、降低网络总能耗,最大化网络生命周期的一种有效途径。本文利用主元分析法PCA中的数据降维技术,提出一种在无线传感器网络的簇内进行数据融合的方法。该方法的主要思想是利用网络的簇头节点对具有一定相关性的多个簇内节点的实测变量进行线性变换,将其转化为少数几个不相关的综合指标后再进行数据转发,从而达到减少网络中的数据传输量和能量消耗的目的。理论分析和实例验证表明了该方法的有效性和实用性。
摘要:无线传感器网络设计的关键技术环节之一是低功耗。首先要准确地检测到运行时各模块的能量消耗,然后才能够进行控制优化。然而,应用上的需求千差万别,导致硬件平台的多样性。本文选取无线传感器网络领域节点能量消耗检测作为研究方向,提出了一种便携的无线传感器节点能耗数据采集装置,能够实时采集节点的电压、电流信息。针对当前研究集中于仿真模拟,这种装置可用于实际环境的能量消耗检测,检测精度高。在MicaZ节点上的实验结果表明,该系统能以较高精度监测节点的能量效率。实际测量发现,传感器网络中传感器能耗也属能量消耗的一部分,且消耗量不可忽视,为今后的研究改进提供了新的参考。
摘要:网络传输丢包是无线传感器网络中的一种常见现象,频繁非受控的丢包严重降低了网络性能。导致丢包的原因复杂多样,而已有的针对这一问题的解决方案通常趋于复杂和低效。本文通过对大规模无线传感器网络系统GreenOrbs的观察发现,RSSI(接收信号强度指数)是网络丢包的重要指标。当数据包在接收端的RSSI接近接收端的灵敏度下限(即灰度区域)时,丢包现象就会显著发生。基于这样的观察结论,本文提出了一个轻量级自适应修复与调整策略(SAR2):基于节点间的RSSI,把丢包原因进行对应分类,并相应地采取调节发包速度、调节发送能级和切换路由等策略以缓解网络丢包。基于TelosB节点实现了SAR2,实验结果表明,SARz可以有效降低丢包率,提高网络性能。
摘要:CA私钥的安全是数字证书可信性及签名有效性的保证。为了增强CA私钥的安全保护,采用基于RSA的(t,n)秘密共享将CA私钥安全分发到t个签名服务器,每个签名服务器拥有不同的私钥份额,并使用先应式秘密技术周期性更新私钥份额,避免长期攻击可能带来的危险性;同时,对私钥份额进行恢复和有效性验证;签名时,使用基于RSA的分步签名机制,每个签名服务器先计算出部分签名,最后由签名合成最终签名。整个过程都无需对CA私钥进行重构,增强了CA私钥和签名过程的安全性。最后,对存储私钥份额的服务器采用异构平台。方案通过VC和OPENSSI。进行了实现。理论上的分析和实验结果表明,本方案有较高的安全性和效率。
摘要:目前安全的椭圆曲线密码体制中,其安全性是基于椭圆曲线离散对数的难解性,安全指数是全指数的,本文根据椭圆曲线密码体制的安全性,并结合签名和多重盲签名的特性,设计了一种基于椭圆曲线密码体制的多重盲签名方案。该方案步骤简单、安全性高,能达到委托签名的任务和多重签名的要求,并且该签名方案具有盲签名的特性,能在未知对方身份的情况下进行身份验证,并经过严密的证明得出该签名方案是实用、安全和有效的。
摘要:细粒度数据完整性检验可以避免因偶然的错误或个别的篡改而造成数据整体失效的灾难性后果,有效提高了电子证据的可靠性。本文设计了一种具有容错能力的电子证据分散存储方法,其思想是在保证电子证据完整性的前提下,提高其容错能力。该方法通过CRS算法将电子证据分散为(P+q)个数据分块,然后发送到多个存储节点,采用完整性指示码,用少量Hash准确指示错误数据的分布位置。在只出现不多于q个数据分块错误时,能快速进行完整性检验并恢复原始数据;在出现(q+e)(0〈e〈p)个分块错误时,若错误映射矩阵的每一列均有不少于e个值为0的元素,也能恢复出原始数据。分析了该方法的基本性能,结论表明该方法增加少量额外的Hash数据,能获得更好的数据恢复效果,进一步提高了电子证据存储的容错性和可靠性。
摘要:军队标号作为军用态势图中基本的图形元素,在军用指挥控制系统中具有重要的意义。目前对军标符号的测试大都采用手工测试的方法,测试效率较低。本文针对这个问题,设计并实现了对军标符号的自动化测试。首先,本文实现了军标符号的自动标绘;然后采用图像分析中的形态学膨胀方法、角点检测技术以及图像二值化分析方法,着重对军标符号的线宽、柔化、颜色三个常用属性的测试进行研究和设计;最后根据测试结果自动生成测试报告。实验结果表明,本文为验证军标符号绘制的正确性提供了一种可行、有效的自动化测试方法,使图形图像分析在自动化测试领域有了新的应用。
摘要:针对同一场景多聚焦图像的融合问题,本文提出了一种基于非下采样Contourlet变换(NSCT)多聚焦图像融合算法。首先,采用NSCT对源图像进行多尺度、多方向分解,得到低频子带系数和各带通方向子带系数;其后,针对低频子带系数的选择,提出了一种基于方向向量模和加权平均相结合的融合规则;然后,针对带通方向子带系数的选择,提出了一种基于改进的方向对比度和局部区域能量相结合的融合规则;最后,经NSCT逆变换得到融合图像。实验结果表明,该算法能够有效地保留源图像的有用信息,避免噪声、虚影等效应,是一种有效可行的图像融合算法。