基于Contiki的无线传感器网络平台设计与实现

无线传感器网络由大量节点组成,网络面临的问题很难全部被仿真工具描述,因而由仿真得到的无线传感器网络应当在部署之前进行物理测试.根据无线传感器网络节点的一般架构,设计完成了一批体积小、成本低、功耗低、硬件资源丰富和代码开源的无线传感器节点,组建了一个无线传感器网络实验平台.在平台上移植了Contiki操作系统管理节点的软硬件资源,设计实现了射频芯片、串行接口和温度传感器的驱动程序.采用6LowPAN协议构建自组织网络,验证了平台的节点通信半径和组网效果.试验表明该平台完整支持6LowPAN协议,采集数据的可靠性、网络的健壮性和通信半径等指标,可以满足无线传感器网络节点定位与环境变量检测等应用的需求.     

一种高效节能的小世界无线传感器网络

总结了无线传感器网络的小世界构造方法,基于混合模式构造了具有小世界特征的无线传感器网络,此混合模式分为拓扑优化阶段、小世界模型构造阶段和能量动态均衡阶段,最终形成了应用A3和A3 Cov算法的基于混合模式的小世界无线传感器网络MSW-WSNs-A3和MSW-WSNs-A3 Cov.基于Java平台对上述网络进行了仿真分析,结果表明,MSW-WSNs-A3和MSW-WSNs-A3 Cov具有更长的生命周期和更好的网络运行有效性.     

多机CEC系统的传感器联网核心技术

对协同传感器联网的基本概念、原理以及重要性进行了阐述,提出了一种分布式无线传感器网络体系结构,对协同传感器管理的基本方法进行了分析与综合,指出了协同传感器方法发展的基本特征和进一步需要研究的问题.CEC传感器网络集成了无线网络通信、嵌入式处理和传感器技术等多项技术,分析了传感器网络的自组织、自适应的特点与需求,并在此基础上就若干关键性技术问题进行了探讨.     

一种声纳浮标无线传感器网络中的目标定位方法

对声纳浮标无线传感器网络进行了介绍;针对声纳浮标无线传感器网络中对目标的定位问题,提出了质心法和Bounding Box法两种解决方法,并给出了计算模型及坐标变换公式;质心法和Bounding Box法,原理简单,计算量小,符合无线传感器网络硬件资源有限、电源能量有限的特点;对质心法和Bounding Box法进行了仿真模拟,结果表明了这两种方法的定位效果受网络中节点探测半径的影响,Bounding Box的定位效果优于质心法.     

无线传感器网络中基于统计异常的入侵检测

无线传感器网络与传统网络存在较大差异,传统入侵检测技术不能有效地应用于无线传感器网络.结合无线传感器网络的特点,提出一种基于统计异常的入侵检测.入侵检测为传感器节点在正常工作状态下的某些系统特征建立行为模式,并通过统计观测值对正常行为模式的偏离程度来判断是否存在入侵.理论分析及仿真实验表明,提出的入侵检测技术可有效检测入侵,检测算法简洁高效,利于节能,适用于供能紧张的无线传感器网络.     

无线传感器网络安全研究综述

无线传感器网络有着良好的应用前景,其安全问题同样受到了人们的高度重视。论文首先对无线传感器网络进行了简要的介绍,而后总结了这种网络的安全相关特点以及其存在的安全威胁,随后分别综述了无线传感器网络的三个安全研究热点方向:安全路由、安全认证协议和密钥管理。     

基于簇的无线传感器网络密钥管理方案

在无线传感器网络中,安全通信有两种类型:一对多和一对一.提出一套低复杂度算法产生并分配两种类型的密钥.算法对基于簇的层次型网络进行设计,算法包括初始密钥管理、周期密钥管理和簇动态密钥管理,算法中的所有通信都使用椭圆曲线数字签名方案验证.通过仿真实验,结果清晰地显示出该方案对资源受限的无线传感器网络是安全可行的.     

无线传感器网络LEACH协议的分析与改进

无线传感器网络中节点能量资源是非常有限的,能耗的降低对网络寿命的延长产生着至关重要的影响.在介绍无线传感器网络基本概念的基础之上,对LEACH路由协议的原理进行了简要说明,并分析了其缺点.探讨了一些以LEACH为基础的改进协议.在群首选择机制方面对LEACH协议进行了改进.在NS2平台上以生命周期为指标对LEACH协议及改进后的协议进行了模拟,结果表明当使用改进协议时,网络有着更长的寿命.     

基于Zigbee无线传感器网络的押运感知节点的研究与设计

利用无线传感器网络及Zigbee协议标准,对押运信息感知监测系统进行了分析;提出了基于Zigbee无线传感器网络与空间定位技术、计算机技术、数据通信技术结合的押运信息感知监测系统架构;设计了押运感知监测网络中感知节点的软硬件,并且对网络感知节点软硬件功能进行了测试。     

基于蠕虫传播理论的无线传感器网络防攻击性

为了提高无线传感器网络防攻击性能,保证该网络有效地运行,提出了一种无线传感器网络防攻击性模型。根据研究表明,网络蠕虫往往喜欢攻击网络脆弱部分。基于蠕虫传播理论,提出了一种无线传感器网络防攻击模型来描述网络受攻击的情况。通过差分方程的理论,得出网络蠕虫的传播的必要条件。在Matlab环境下进行仿真,得出q、r、k的取值变化对WSNs中感染节点数目的影响。     

无线传感器网络中保证覆盖的最少节点部署

无线传感器网络的能量消耗是空间不均匀的,但当前多数的部署方法考虑得较少,网络的能量利用率低,因此提出了保证覆盖率和网络生存期的最少节点部署问题.基于传感器网络的数据传输特性,从提高能量效率和降低剩余能量的角度提出了节点数递减的重叠放置方法和节点密度递减的随机部署方法.两种新部署方法比已有部署方法需要的节点数少,剩余能量低,因而提高了能量利用率.最后,仿真实验表明,两种新部署策略的能量效率是已有方法的3～4倍.     

基于门限的无线传感器网络密钥管理方案

由于无线传感器网络在能量消耗、内存开销和计算能力等方面的局限性，传统的网络密钥管理方法已不适用。为此提出了一种适用于无线传感器网络的密钥预分配方法——基于（t，n）-门限方案，给出了密钥分配方法，并从方案的连通性、安全性等方面进行了有效的分析，结果表明该算法在这些方面有一定的优势。     

适用于传感器网络战场监视系统的无锚点定位算法

针对传感器网络在军事领域的应用。本文提出一种适用于战场监视系统的三维无锚点自定位算法。该算法首先对布撒后的全网节点进行不基于地理信息的分簇算法,缩短了全网坐标建立的启动时间。当簇头节点能量将消耗尽时,再进行基于地理信息的分簇算法更新簇头节点。采用OFDM测距方法后,减小了节点间的测距误差。仿真实验表明,传感器网络鲁棒性较高,在区域为400m×400m×50m的三维空间内,随机放置200个节点,其平均定位误差为0.64%,满足战场传感器监视系统的要求。     

一种用于GAF协议的优化邻居表算法

GAF协议是一种基于地理信息的无线传感器网络路由协议,由于采用多跳传输,将导致热区的产生。提出了一种优化邻居表算法,可以有效辨识GAF虚拟网格内的节点密度,从而选择密度大的网格通行,以均衡热区能耗,延长网络寿命。仿真结果验证了该算法的可行性。     

一种能量高效和均衡的无线传感器网络分簇数据融合算法

在无线传感器网络中,如果传感器节点之间的能耗不均衡,一些能耗进度较快的节点会过快失效,继而导致网络过早无法正常工作。为了解决分簇无线传感器网络在数据收集过程中所存在的节点之间能耗不均衡问题,提出了一种新的分簇数据融合算法。该算法将网络划分为大小不等的栅格,并根据剩余能量使簇首分别在每个栅格的节点中轮转。簇首消耗的能量越多,其所在的栅格也越大,栅格内有更多节点参与簇首的轮换以分担能量负载。通过该方式,算法能够提高节点的能耗均衡程度。另外,考虑到无线传感器网络的能量受限,算法还采取了一系列措施以节约能量。仿真实验结果表明,算法在能量使用效率、网络生命周期以及能耗均衡程度三个方面都具有较好的性能。     

一种能量均衡的战场无线传感器网络路由协议算法

针对战场无线传感器网络中节点能量消耗不均衡以及节点剩余能量问题,提出了一种基于能量均衡的战场无线传感器网络LEACH路由协议的改进算法,该算法主要是对传感器网络中的簇群内节点的剩余能量,以及其传输数据的链路长度这两个方面的权重问题进行了改进,使传感器网络的能量消耗趋于平衡,通过MATLAB平台对改进后的EBLRP协议与LEACH协议进行了模拟仿真,结果表明,新的路由协议能够使网络的生命周期延长13%左右,并且使节点的能量消耗情况有所缓解。     

二进制无线传感器网络目标定位解析算法初步研究

针对二进制传感器网络目标定位跟踪问题,提出一种利用传感器位置信息和目标穿过传感器探测区域的时间信息进行解算的解析算法,并对该算法进行了仿真验证。仿真结果表明,相对于目前最常用的线性拟和算法,该算法具有对目标经过的传感器数量要求低、解算精度高等优点。     

节点能量均衡和区域重要程度的WSN节点配置算法

提出了一种基于节点能量均衡和区域重要程度的WSN节点配置算法(BEID).该算法将节点的剩余能量作为权重因子,同时考虑不同区域的重要程度,利用加权的Voronoi图确定节点的唤醒概率,从而来确定节点的工作状态.由于考虑了监测区域的重要程度对所属节点的唤醒概率的影响,从而大大加快了探测目标的效率.同时将节点的剩余能量作为权重因子,又在一定程度上使节点的能耗尽可能的趋于均衡.仿真结果表明该算法是有效的.     

基于介数中心性重要节点的能量均衡机制

针对无线传感器网络中瓶颈节点和准瓶颈节点对网络影响的特例性问题,将重要节点的概念推广到对节点介数的研究,提出了基于介数中心性重要节点的能量均衡机制。该机制将介数值大于网络平均介数值的节点判定为重要节点,并利用重要节点的邻居节点建立缓冲机制来减少其数据的转发次数,在牺牲较少数据传输延时的情况下节省了介数中心性重要节点的能量消耗。仿真实验表明该机制能够较好地均衡无线传感器网络中的节点能耗,提高了网络生命周期。