无线传感器网络技术(下)zcwuwei

在很多无线传感器网络应用中,没有节点位置信息的监测信息往往毫无意义。当监测到事件发生时,关心的一个重要问题就是该事件发生的位置,如森林火灾监测,天然气管道泄漏监测等。这些事件的发生,首先需要知道的就是自身的地理位置信息。定位信息除了用来报告事件发生的地点外,还可用于目标跟踪、目标轨迹预测、协助路由以及网络拓扑管理等。

常见的定位技术如全球定位系统GPS(GlobePositionSystem)是目前应用最广的、最成熟的定位系统,通过卫星的授时和测距来对用户节点进行定位,具有较高的定位精度,实时性较好,抗干扰能量强。但是,使用GPS技术定位只适合于视距通信的场合,即室外无遮挡的环境,用户节点通常能耗高、体积大且成本也较高,还需要固定基础设施等,这不太适合低成本自组织无线传感器网络。另外,机器人领域采用的定位技术也与无线传感器网络的定位技术不同,尽管二者非常相似,节点都具有自组织和移动特性,但是机器人节点数量少,节点能量充足且携带精确的测距设备,这在一般的能量受限的无线传感器网络中很难满足类似的条件。由于资源和能量受限的无线传感器网络对定位的算法和定位技术都提出了较高的要求。因此,无线传感器网络的定位技术或定位算法通常需要具备以下重要特征:

·自组织特性,节点可能随机分布或人工部署;

·能量高效特性,尽量采用低复杂度的定位算法,减少通信开销,延迟网络寿命;

·分布式计算特性,各个节点都计算自己的位置信息;

·鲁棒性,可能监测数据有误差,要求定位算法具有良好的容错性;

·节点位置计算的常用方法。

1.定位的基本方法

(1)三边测量法(Trilateration)

由式(3-14)可以得知节点D的坐标为:

(2)三角测量法(Triangulation)

如图3-33所示,已知A、B、C三个节点的坐标分别为(xa,ya)、(xb,yb)、(xc,yc),节点D相对于节点A、B、C的角度分别为:∠ADB,∠ADC,∠BDC,假设节点D的坐标为(x,y)。对于节点A和C以及∠ADC,如果弧段AC在△ABC内,则唯一能够确定一个圆,设圆心为O1(xO1,yO1),半径为r1,则α=∠AO1C=(2π-2∠ADC),并存在下列公式:

由式(3-15)就能够确定圆心O1的坐标和半径r1。同理,可以确定相应的圆心和半径。最后根据三边测量法,由点D(x,y),O1(xO1,yO1),O2(xO2,yO2),O3(xO3,yO3)确定D点的坐标。

(3)极大似然估计法

极大似然估计法示意图如图3-34所示。

已知1,2,3等n个节点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)。它们到节点D的距离分别为d1,d2,…,dn,假设D的坐标为(x,y),则有

从式(3-16)中第一个方程开始分别减去最后一个方程得到:

式(3-17)的线性方程表示为:AX=b,其中

利用标准的最小均方误差估计法,可以求得节点D的坐标为:

2.定位算法的分类

(1)基于距离定位和距离无关的定位算法

根据是否需要测量实际节点间的距离将定位算法分为基于距离定位和与距离无关的定位算法。前者需要测量相邻节点间的距离或方位,并利用实际测得距离来计算未知节点的位置。后者是利用节点间的估计距离来计算节点的位置。

(2)递增式定位算法和并发式定位算法

根据节点定位先后次序不同,将定位算法分为递增式定位算法和并发式定位算法。前者通常是从信标节点开始,先对信标节点附近的节点开始定位,依次向外扩展延伸,对各个节点逐次进行定位,这类算法的一个缺陷就是造成定位过程中测量误差的累积,从而影响定位精度。后者是指所有节点同时进行位置的计算。

(3)基于信标节点定位和无信标节点辅助的定位算法

根据定位过程中是否使用信标节点将定位算法分为基于信标节点的定位算法和无信标节点辅助的定位算法。前者以信标节点作为定位中的参考点,各个节点定位后产生整体的绝对坐标系统。后者只需知道节点之间的相对位置,定位过程中无须信标节点的参与辅助,各个节点先以自身作为参考点,然后将邻居节点纳入自己的坐标系统,相邻的坐标系统依次合并转换,最后产生整体的相对坐标系统,从而完成定位任务。

随着无线传感器网络应用和定位技术研究的深入,一些新的定位技术和方法也应运而生,如基于相对部署位置的定位方法、基于绝对的地理信息定位方法以及基于UWB超宽带技术的定位方法等。加上无线传感器网络应用千差万别,没有普遍适应的定位方法和技术。因此,必须根据不同的应用特点和环境状况,选择合适的定位算法和技术,才能满足用户特定的应用需求。

5无线传感器网络同步管理机制

(7)成本和尺寸。同步可能需要特定的硬件,另外,体积的大小也影响同步机制的实现,无线传感器网络节点非常小而且廉价。

(1)RBS(ReferenceBroadcastSynchronization)算法

(2)TPSN算法

(3)Mini-Sync算法和Tiny-Sync算法

(4)LTS算法

第二种多跳LTS算法通过分布式方法实现全网内的同步。每个节点决定自己同步的时问,算法中没有利用树结构。当节点i决定需要同步,它发送一个同步请求给最近的参考节点。然后,所有沿着从参考节点到节点i的路径的节点必须在节点i同步以前已经同步。这个算法的优点就是一些节点可以减少传输负载,因此可以不需要频繁的同步。另一方面,让每个节点决定再同步可以推进成对同步的数量,因为对于每个同步请求,沿着参考节点到再同步发起者的路径的所有节点都需要同步。随着同步需求数量的增加,沿着这个路径的整个同步将导致很大的节点和带宽资源浪费。因此,通过适当的融合算法是十分必要的。当任何节点需要同步时,需要询问相邻节点是否存在未处理的请求。如果存在,这个节点的同步请求将和未处理的请求融合,减少无效请求的传输。

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1.网络安全中的无线传感器网络安全能量受限性:由于感知节点的能量来源有限,因此需要设计低能耗的安全算法以延长网络寿命; 无线传输:无线传感器网络的数据传输容易受到窃听和干扰,需要保障数据的机密性和完整性; 节点部署环境恶劣:感知节点通常部署在野外或者工业环境中,容易受到自然灾害或人为破坏,需要考虑安全可靠性。 https://www.jianshu.com/p/7d05170e8cfb
2.无线压力传感器的精度如何受环境因素影响?以下是环境因素对无线压力传感器精度的影响: 温度:温度变化会使传感器的敏感元件特性改变,导致零点漂移和灵敏度变化,产生测量误差。一般温度过高或过低都会使精度下降,超出正常工作温度范围,影响会更显著 湿度:高湿度环境可能使传感器内部元件受潮、腐蚀和老化,损坏电路和敏感元件,影响测量精度,尤其在长期处于高湿度条件下时https://m.elecfans.com/article/6364353.html
3.无线传感器网络面临的挑战有哪些汽车问答无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展,孕育出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN),并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革,无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。信息安全很显然,现有的传感节点具有很大的安全https://m.58che.com/wenda/804360.html
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5.哪些因素会影响空调温度传感器的寿命?影响空调温度传感器寿命的因素主要有以下几点: 1. 质量问题:本身质量差的传感器,在使用中容易出现故障,缩短寿命。 2. 安装不当:位置不对或与室内机连接不良,影响其准确感知温度,长期可能导致故障。 3. 环境因素:使用环境恶劣,如灰尘多、潮湿等,容易使传感器脏污,影响传感效果和寿命。 4. 线路故障:传感器的连接线https://www.pcauto.com.cn/ask/454039.html
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7.无线传感技术范文11篇(全文)目前常见的无线通信网络包括移动通信网、无线局域网、蓝牙网络、Ad Hoc网络等, 无线传感器网络与无线通信网络有着本质的区别:无线通信网络的主要功能是提供网络上点对点的建立连接、互相通信和操作, 为数据共享提供正确、可靠的传输, 而由微型传感器节点构成的无线传感器网络则一般是为了某个特定的需要设计的, 是一种基于https://www.99xueshu.com/w/ikeycxrkmuld.html
8.无线传感器网络技术中的关键性问题无线传感器网络被布置在无人值守的环境中时,更换能源几乎不可能,为了节约能源,发射功率要尽可能小,传输距离要短,节点间通信需要中间节点作为中继。在地震救灾或者是无人飞行器中,网络的自动配置和自动康复功能显得异常重要,而大规模的多跳无线传感器网络系统的可测量性(scalability)也是一个关键问题。实现可测量性的一种https://blog.csdn.net/weixin_33970449/article/details/92167515
9.组织生活会发言记录(通用10篇)实际应用中, 构成无线传感器网络的传感器节点是海量的, 并且被部署到各种不同的目标环境中, 这就要求传感器节点是低成本的, 只有有限的能量、有限的处理能力、较弱的抗干扰能力[5]。任何一个传感器节点受到扰动, 或者传感器节点的无线通信受到影响, 都可能使系统彻底偏离原来的网络形态。 https://www.360wenmi.com/f/filew9ystl1k.html
10.基于ZigBee技术的无线传感器网络节点的设计与实现AET核心设计一种用于温湿度测量的无线传感节点,为了降低节点功耗,在ZigBee协议栈的基础上进行改进,为传感节点设计了空闲、触发和主动等3种工作模式,使节点能够按照实际需求控制采样的时机和速率,以减少传感节点用于无线通信的能量开销,从而满足无线传感器网络对节点低功耗的设计要求,同时根据已知参数预测传感节点寿命,并通过http://www.chinaaet.com/article/166108
11.4.3无线传感器网络无线传感器网络与其所在的物理环境密切相关,并随着环境的变化而不断地变化。这些时变因素严重地影响了系统的性能,因此要求无线传感器网络系统要具有动态环境变化的适应性。 网络节点采用短距离低功率无线通信技术,通信覆盖范围一般只有几十米,需要多跳中继传输才能把数据发布到收集信息的基站。环境因素的影响会导致通信质量http://www.360doc.com/content/23/1123/18/55518189_1105043584.shtml
12.无线传感器网络的多sink部署和路由算法研究在大规模无线传感器网络中,部署在环境中的传感器节点一般是由微型电池供电的,能量有限且在应用过程中不易更换,在网络中部署多个sink节点,能够减少普通传感器节点到sink节点的跳数,减少数据转发过程中的能量消耗,避免某些传感器节点过早死亡,从而延长网络的寿命。无线传感器网络中sink节点部署的个数和位置以及能量高效的路由https://wap.cnki.net/lunwen-1016707661.html
13.无线传感网络基础知识无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络,它的末梢是可以感知监测区域的传感器。无线传感网络将采集到的信息按照一定的方式将这些信息发送到网关,以实现对目标区域对象的监测。WSN中的传感器通过无线方式通信,因此网络设置灵活,设备位置可以随时更改,还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通https://cooc.cqmu.edu.cn/course/knowledgepoint/7298.aspx
14.《电器工业“十四五”发展指导意见》(第四章)智能配电网用多功能无线传感器网络关键技术。 18、新型配电网络中的储能应用技术 新型配电网络中储能应用的稳定建模及动态仿真、虚拟同步机、能量管理系统及协调运行等关键技术。 19、电力物联网技术 研究电力物联网技术,构建产业链共同参与生态建设的良性循环,通过智能设备的全面感知化和可视化,实现电力物联网平台的高级分http://www.beri.org.cn/site/content/8046.html