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摘要:以克里姆霍尔兹等效模型为基础,对超声换能器的双极性与单极性电压驱动电路进行了理论分析,并针对能量转化率更高的双极性电压驱动提出了一种电路设计方案.实验结果显示,理论分析数据与实验数据相吻合,双极性电压驱动较单极性电压驱动能量转化率提高1倍,将其应用于无线传感器网系统中,约可降低15%的能量消耗.
摘要:由中国计算机学会主办的全国传感器网络学术会议(CWSN)为传感器网络领域的研究人员交流最新成果提供了一个很好的平台,经过传感器网络同仁多年的努力,已逐步成为在国内外华人学术圈具有一定影响力的传感器网络学术会议.
摘要:智能感知网操作系统是管理和调度无线传感器节点和网络中的各种资源、为实现低功耗分布式感知任务而服务的基础软件.深度嵌入型智能感知网则特指面向高可靠关键应用、软硬件交互密切、对功耗要求苛刻的感知网.与传统无线传感器网络略有不同的是,深度嵌入型智能感知网定位在测控类用途,在保留低功耗运行这个特征之外,更加强调向高可靠强实时的关键应用领域的渗透.它除了要求程序执行流程上的正确性,也要求数据的时效性,其中,程序正确性和数据时效性都受到硬件平台差异性和离散性的影响,会使得包含监控对象和业务应用在内的整个系统在不同平台上行为表现不同,这对整个系统的长期可靠运行提出了重大挑战,同时也使得系统升级维护困难.设计并开发了一个新型的智能感知网操作系统,采用时间驱动机制强迫各软件组件在其期待的时刻运行,并辅以网络化组件和时间同步,可有效改善由于硬件差异性和离散性引发的可靠性和时效性问题.基于优先队列和堆数据结构的任务管理,较好平衡了任务插入、删除和遍历的性能.已有的OpenWSN系统实现表明了这一思路的可行性和有效性.
摘要:节点定位技术是无线传感器网络的关键技术之一,移动信标辅助的定位方法可以节省定位成本.信标的移动路径是这种方法的基础.针对在3D空间下部署的无线传感器网络,设定感兴趣区域是一个正方体,提出了Layered-Scan,Layered-Curve,Triple-Scan,Triple-Curve和3D-Hilbert 5种确定性移动轨迹,它们均可覆盖整个感兴趣区域.以加权质心定位算法为例,设定不同的参数,对5种路径进行了仿真实验.结果表明,这5种路径均要优于随机移动路径,而3D-Hilbert以最短的长度、最小的平均定位误差表现出最佳性能.
摘要:目标跟踪是无线传感器网络的一种典型应用.跟踪移动目标由于具有侦查意义得到越来越多的关注.传感器网络目标跟踪定位的精度和计算复杂度通常难以均衡优化,基于三圆交集判别法提出一种二值传感器网络目标跟踪的快速算法,将目标发现队列中传感器探测圆的公共交叉弧段的中间点取作目标估算位置,计算简捷.还修正了跟踪算法评价指标的平均误差与均方根误差的传统度量方式.通过与传统的目标跟踪加权平均法相比,所提算法具有明显的优势.
摘要:针对现有单模定位算法精度较低、鲁棒性不足等缺点,提出了一种基于WI-FI和蓝牙多模融合的室内定位算法.该算法采用欧氏空间距离和网格合并得到各自的定位结果,并在决策级上进行多模融合.实验结果证明,该定位算法可有效克服单模定位的局限性,提高定位精度及鲁棒性.
摘要:针对多类型混合传感网的特点,提出了一种基于密钥逻辑树的优化的密钥管理算法,在层簇式拓扑结构中提出了将簇分级的思想,同时秘密共享方案的引入有效地支撑多媒体传感器节点与普适传感器节点共存的条件下的安全管理,保证了敏感数据的安全性.同时,本方案还对层簇中出现异构节点的情况作了针对性部署,使得方案能够解决少量异构节点存在时传感器的通信安全问题.
摘要:在混合无线传感器网络模型下,提出了最小化网关个数部署问题(MNGP).将MNGP问题形式化地表示为0-1整数线性规划,从而证明了MNGP问题为NP-hard问题.为解决MNGP问题,提出了启发式的网关部署算法(HGPA)和随机网关部署算法(RGPA),分析了2个算法的时间复杂度分别为O(m2n 2)和O(mn2).最后,利用模拟实验验证了这2个算法的性能,分析了候选网关分布、网关流量限制和最大跳数对算法性能的影响.
摘要:覆盖问题是无线传感器网络中的一个重要问题.由于WSN中传感器节点能量受限和冗余的特点,可以通过节点调度实现网络的能量有效性.提出了改进的局部式覆盖算法,通过将传感器节点划分成覆盖集来实现节点调度.算法充分考虑传感器节点的监测能力,选择加入覆盖集中的节点,提高了传感器节点的利用率.理论分析和仿真实验表明:算法在划分覆盖集时具有很大的优越性,能够均衡节点的能耗,延长网络的寿命.
摘要:首先分析Wong协议与Lee协议等典型的无线传感器网络动态用户认证协议.针对此类采用Hash函数的轻量级动态用户认证协议的安全性缺陷,在登录时单向Hash用户密码与当前时间,有效防止了重放攻击与用户密码泄露;在注册节点与登录节点间加入共享密钥,有效实现了注册节点与登录节点间的安全双向认证并阻止冒充攻击,进而提出了一种改进型的动态用户认证协议,并在TinyOS平台上仿真实现了该协议.理论与仿真分析表明:该协议牺牲了一定的计算效率改善了当前协议的安全性,但依然适用于无线传感器网络环境.
摘要:针对多视角的复杂场景,这里引入遮挡变量表示目标遮挡状态,并提出基于遮挡变量的目标特征融合算法和基于遮挡变量的改进型粒子滤波追踪算法.这里首先采用单应性变换和传感器模型获取目标在不同视角中的位置、大小信息;然后根据目标在不同视角中的位置、大小约束关系判断目标的遮挡状态,并采用基于遮挡变量的融合算法得到目标的融合特征;最后通过结合融合特征和改进的粒子滤波得到基于遮挡变量的多视角目标融合追踪算法.实验结果表明:引入的遮挡变量使追踪系统在目标被遮挡的情况下能够保持良好的追踪效果,并且有效解决了传统追踪算法中的目标一致性、尺寸变化等难题.
摘要:声源定位具有多种典型的应用需求和应用场景,而基于声音能量的无线传感器网络目标定位算法因简单高效而受到广泛关注.基于声音衰减模型的"能量比"非线性最小二乘定位算法(NLS)实现简单,定位精度高,且不要求传感器节点精确的时间同步.但自然界中噪声的广泛存在,以及声音反射和衍射等物理特性影响了该算法在实际应用中的定位精度.基于NLS算法进行改进,通过剔除异常数据,运用加权质心算法对结果进行简单修正和选择性修正,可以提高定位精度.在实际环境中进行实验,部署小规模传感器网络,经传感板上的麦克采集声压数据并计算得到声源位置.结果表明,改进算法较之原NLS算法可以得到更高的定位精度,算法稳定、可靠、有效.
摘要:采用实验和统计的方法,分析了停车诱导信息系统中WSN网络链路层的通信性能.首先通过实验采集到大量数据,然后提出了评价链路通信可靠性和稳定性2个指标,用数学的方法计算了实际环境中的链路评价指标.通过对计算数据的分析,验证了WSN网络中所使用的分集网状协议(D-Mesh)的链路层性能.另外,也分析了可能影响链路层通信质量的因素,对系统中WSN网络的扩充和维护提供有价值的参考.
摘要:在分布式无线传感网络中,节点的信息传输要靠中间节点的转发来实现,由于缺少中心控制节点的监督,节点的自私行为将会大大地影响网络中节点之间的公平性.针对这一问题,提出一种基于行为容忍的信誉度评定方法来判定自私节点,实施惩罚措施,自私节点的信誉度将会广播到其邻域中去.通过监测邻域广播自私节点的信誉度,根据判别条件决定是否采纳接收到的信誉度,避免了恶意谣言的存在.仿真实验表明,实施惩罚措施将会改变自私节点的行为,且使其自私行为比例大大减少.
摘要:利用几何概率理论的相关结果,推导了在圆形区域进行随机部署的无线传感器监控网络(surveillance wireless sensor network,SWSN)的网络连通度和有效感知覆盖率与传感节点数目的关系.与以往依赖数值方法的情形不同,得到明确的估算节点数目的解析表达式.仿真验证和扰动分析表明,所得的解析表达式对传感节点数目的估算已经接近它的理论下限.所得结果对于构造高性价比的无线传感器监控网络提供了理论基础和设计指南.
摘要:利用等值线来表示环境监测值的分布情况,可减少向Sink返回数据的节点量,节省网络能量.目前应用于传感网中的等值线监测方法会遇到2种问题:一种方法是返回的节点较多,浪费了节点传输能量;另一种方法是返回节点较少,但需要进行相对复杂的运算过程,而且最后形成的拟合结果不理想.针对以上2种问题,提出了一种基于切向约束的B样条无线传感器网络等值线监测算法TCCM.实验结果表明算法TCCM在降低节点传输量和节点运算量的同时,可以形成更加准确的等值线.
摘要:无照料的无线传感器网(unattended wireless sensor networks,UWSN)通过移动汇聚节点定期收集数据,克服了传统中心模式无线传感器网络靠近基站节点能耗过大的不足.但是,移动节点自身也存在被物理俘获的可能性,而现有针对UWSN的密钥管理方案赋予移动节点权限过大,以及移动节点被俘后无法及时更新的瓶颈问题.因此提出了一种容忍入侵的UWSN密钥管理方案,方案针对以群组部署方式获取的层次式拓扑结构,结合Blundo二元对称多项式机制的容侵机制和反向Hash链技术的单向性,对网络运行过程中的节点会话密钥进行按需周期性更新.进一步研究证明,该方案可有效阻止变节节点继续参与正常网络节点通信,也可对被俘移动节点进行替换,避免了单点失败问题.同时证明了该方案具有基于信息熵的容忍入侵的门限安全特性.最后,分析并比较了该方案的通信、计算和存储消耗.
摘要:无线电干涉定位系统(radio interferometric positioning system,RIPS)是一种新型的高精度、低成本定位技术.但是,受到模糊解问题的制约,RIPS难以适用于网络节点在大范围稀疏布设的无线传感器网络.通过理论和仿真分析,得到定位精度与测量频率数及测量系统占据的总带宽成正比的结果.由于RIPS的非模糊解距离与测量频率间隔成反比,上述结果意味着扩大RIPS的节点布设距离就需要牺牲系统的定位精度.为了解决这一矛盾,提出了一种新的测量频率配置方法(two frenquency intervals,TFI).TFI使用大小两种测量频率间隔,其中小测量频率间隔用于扩展非模糊解距离,而大频率间隔用于保证测量精度.大量仿真和野外实验结果表明,在使用相同的频率数和测量带宽的情况下,TFI方式在保持定位精度的同时能够显著扩大节点的布设距离,因此更加适用于构造大范围的无线电干涉定位系统.