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无线传感网络布局优化粒子群

发布时间:2022-01-25 21:46:12

‘壹’ 无线传感网络与移动自组网网络相比有哪些不同

Zigbee:全新无线网络数据通信技术 Zigbee技术是随着工业自动化对于无线通信和数据传输的需求而产生的,Zigbee网络省电、可靠、成本低、容量大、安全,可广泛应用于各种自动控制领域。 Zigbee的由来: 在蓝牙技术的使用过程中,人们发现蓝牙技术尽管有许多优点,但仍存在许多缺陷。对工业,家庭自动化控制和遥测遥控领域而言,蓝牙技术显得太复杂,功耗大,距离近,组网规模太小等,......而工业自动化对无线通信的需求越来越强烈。正因此,经过人们长期努力,Zigbee协议在2003年中通过后,于2004正式问世了。 Zigbee是什么: Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台,十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网,每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站,在整个网络范围内,它们之间可以进行相互通信;每个网络节点间的距离可以从标准的75米,到扩展后的几百米,甚至几公里;另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。例如,你可以通过互联网在北京监控云南某地的一个Zigbee控制网络。 不同的是,Zigbee网络主要是为自动化控制数据传输而建立,而移动通信网主要是为语音通信而建立;每个移动基站价值一般都在百万元人民币以上,而每个Zigbee"基站"却不到1000元人民币;每个Zigbee 网络节点不仅本身可以与监控对对象,例如传感器连接直接进行数据采集和监控,它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料; 除此之外,每一个Zigbee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内,和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。 每个Zigbee网络节点(FFD和RFD)可以可支持多到31个的传感器和受控设备,每一个传感器和受控设备终可以有8种不同的接口方式。可以采集和传输数字量和模拟量。 Zigbee技术的应用领域: Zigbee技术的目标就是针对工业,家庭自动化,遥测遥控,汽车自动化、农业自动化和医疗护理等,例如灯光自动化控制,传感器的无线数据采集和监控,油田,电力,矿山和物流管理等应用领域。另外它还可以对局部区域内移动目标例如城市中的车辆进行定位。(成都西谷曙光数字技术公司的专利技术)。 通常,符合如下条件之一的应用,就可以考虑采用Zigbee技术做无线传输: 1. 需要数据采集或监控的网点多; 2. 要求传输的数据量不大,而要求设备成本低; 3. 要求数据传输可性高,安全性高; 4. 设备体积很小,不便放置较大的充电电池或者电源模块; 5. 电池供电; 6. 地形复杂,监测点多,需要较大的网络覆盖; 7. 现有移动网络的覆盖盲区; 8. 使用现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统。 9. 使用GPS效果差,或成本太高的局部区域移动目标的定位应用。 Zigbee 技术的特点: 省电:两节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间 可靠:采用了碰撞避免机制,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突;节点模块之间具有自动动态组网的功能,信息在整个Zigbee网络中通过自动路由的方式进行传输,从而保证了信息传输的可靠性。 时延短:针对时延敏感的应用做了优化,通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。 网络容量大:可支持达65000个节点。 安全:ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用通用的AES-128。 高保密性:64位出厂编号和支持AES-128加密 Zigbee的发展前景: Zigbee技术和RFID 技术在2004年就被列为当今世界发展最快,市场前景最广阔的十大最新技术中的两个。关于这方面的报道,你只需在网络,或GOOGLE搜索栏中键入"Zigbee",你就会看到大量的有关报道。总之,今后若干年,都将是Zigbee技术飞速发展的时期。 Zigbee技术在我国的应用情况: 尽管,国内不少人已经开始关注Zigbee这们新技术,而且也有不少单位开始涉足Zigbee技术的开发工作,然而,由于Zigbee 本身是一种新的系统集成技术,应用软件的开发必须和网络传输,射频技术和底层软硬件控制技术结合在一起。因而深入理解这个来自国外的新技术,再组织一个在这几个方面都有丰富经验的配套的队伍,本身就不是一件容易的事情,因而,到目前为止,国内目前除了成都西谷曙光数字技术有限公司,真正将Zigbee技术开发成产品,并成功地用于解决几个领域的实际生产问题而外,尚未见到其它报道。 Zigbee 和现有移动网(GPRS,CDMA-1X)的比较: 1. 无网络使用费:使用移动网需要长期支付网络使用费,而且是按节点终端的数量计算的,而Zigbee没有这笔费用; 2. 设备投入低:使用移动网需要购买移动终端设备,每个终端的价格在人民币1000元上下,而使用Zigbee 网络,不仅Zigbee网络节点模块(相当于基站)费用每只人民币不到1000元,而且,主要使用的网络子节点(相当于手机)的价格还要低得多; 3. 通信更可靠:由于现有移动网主要是为手机通信而设计的,尽管CDMA-1X和GPRS可以进行数据通信,但实践发现,不仅通信数率比设计速率低很多,而且数据通信的可靠信也存在一定的问题。而Zigbee网络则是专门为控制数据的传输而设计的,因而控制数据的传输具有相当的保证。 4. 高度的灵活性和低成本:首先,通过使用覆盖距离不同,功能不同的Zigbee网络节点,以及其它非Zigbee系统的低成本的无线收发模块,建立起一个Zigbee局部自动化控制网,(这个网络可以是星型,树状,网状及其共同组成的复合网结构)再通过互联网或移动网与远端的计算机相连,从而实现低成本,高效率的工业自动化遥测遥控; 5. 比起现有的移动网来,尽管Zigbee仅仅只是一个局域网,覆盖区域有限,但它却可以与现有的移动网,互联网和其它通信网络相连接,将许多Zigbee局域网相互连成为一个整体。有效的解决移动网的盲区覆盖问题:我们知道,现有移动网络在许多地方存在盲区,特别是铁路,公路,油田,矿山等野外,更是如此。而增加一个移动基站或直放站的费用是相当可观的,此时使用Zigbee网络进行盲区覆盖不仅经济有效,而且往往是现在唯一可行手段。 Zigbee与现有数传电台的比较: 1. 可靠性高:由于Zigbee模块的集成度远比一般数传电台高,分离元器件少,因而可靠性更高; 2. 使用方便安全:因为集成度高,比起一般数传电台来,Zigbee收法模块体积可以做得很小,而且功耗低,例如成都西谷公司远距离传输模块(2-5公里),最大发射电流比一个CDMA手机还要小许多,因而很容易集成或直接安放在到设备之中,不仅使用方便,而且在户外使用时,不容易受到破坏; 3. 抗干扰力强,保密性好,误码率低:Zigbee收发模块使用的是2.4G 直序扩频技术,比起一般FSK, ASK和跳频的数传电台来,具有更好的抗干扰能力,和更远的传输距离; 4. 免费频段:Zigbee使用的是免费频段,而许多数传电台所使用的频段不仅需要申请,而且每年都需要向国家无委会交纳相当的频率使用费。 5. 价格低: Zigbee数传模块的价格只有具有类似功能的数传电台的几分之一;(2.4G,250kps,3-5公里距离DSSS 数传模块每只不到1000元人民币) 怎样利用Zigbee尽快产生效益: 为了让大家能更快更好的将Zigbee技术用于解决不同应用领域的实际问题,而不需要深入了解Zigbee网络本身是如何来工作的,从而大大缩短你系统集成的时间,迅速给你带来实际经济效益。 成都西谷曙光数字技术有限公司专门向用户提供Zigbee无线网络平台的演示/应用套件,和具体应用开发培训。 这个套件包括: 1). 5个标准的演示/应用模块(其中一个用作为与计算机相连的网关节点); 2). 电池,天线等附件; 3). Zigbee网络功能演示软件; 4). 每个模块提供两个USART接口; 5). 一个标准的串口通信协议,用于将应用模块与你的计算机和传感器相连。如果我们的标准串口协议不能满足你具体应用的需要,原则上,我们可以根据你的具体要求加以修改。 利用这个套件,你可以完全按照有线网络连接来编制你的应用程序;将实际上的无线网络,当作一个一般的有线网络来加以利用。 这个套件,具有如下演示功能: 1. 演示Zigbee网络本身所具有的自动动态组网功能; 2. 演示网络中数据传输自动路由,以及数据如何在网络中传输的功能; 3. 显示网络无线链路连接状况,以及每个网络节点实际数据传输统计的功能,; 4. 演示整个网络的多种数据采集功能; 5. 演示控制中心对远端网络节点的控制功能; 6. 更重要的是,它除了具有如上的演示功能外,它还可用于实际网络布置中检查无线链路连接状况,对现场网络节点的具体布置效果进行评估和调整。这个套件中的每个模块提供两个USART接口,供用户直接编写自己的应用程序和它用。这样,用户可根据自己实际应用的需要,确定所需的网络节点数量和远端的具体设置后,就可以编写具体应用程序软件。当你的软件开发工作完成后,就可以直接使用我们提供的标准模块进行现场安装设置后,就可以工作了。

‘贰’ 粒子群优化神经网络算法 可以实时控制吗

对神经网络不太熟悉,粒子群优化的目标应该是粒子的位置向量p对应的物理含义,具我仅有的对神经网络的了解肯定是包含连接权重的。 简单的讲,你要知道神经网络那些参数是需要优化的,比如结点间的权重

‘叁’ 用粒子群群算法优化BP神经网络的参数,进行极值寻优


‘肆’ 无线传感网络的问题

涉及的内容是挺多的,
1.硬件方面的(目前处除了军用,或其他一些特定应用外,我们国家很多传感器芯片用的还都是国外的,没有过硬的技术啊)。
2.无线传感器网络协议研究。根据传感器网络自身的特点,结合应用,量身打造更合适的通信协议。
3.软件方面的。目前有系统级别的Tiny OS,编程语言nesC,针对特定应用编写轻量级程序。
4.无线传感器数据管理层面。可以研究网络数据流挖掘之类的。

哪个最有前景?1最有发展空间,但难度大。3是基础,最容易上手,想有突破很难。2和4,自己想吧。

以上都是个人粗浅见解,做个参考。

‘伍’ 无线传感器网络节点部署优化算法用什么做的仿真

用matlab可以做,前提是你选择什么算法,算法有很多的,如粒子群算法、虚拟力算法等,编个程序就可以实现你需要的仿真,可以去网上搜搜这些算法

‘陆’ 常见的无线局域网 mac 层优化技术有哪些各有什么特点

没有统一的MAC协议分类方式,但是大体依据标准分为三种,如根据网络拓扑结构方式(分布式和集中式控制);使用单一或多信道方式;采用固定分配信道还是随机访问信道方式。已有的参考文献也将无线传感器网络MAC协议分为三类:确定性分配、竞争占用和随机访问。前两者不是传感器网络的理想选择。因为TDMA固定时隙的发送模式功耗过大,为了节省功耗,空闲状态应关闭发射机。竞争占用方案需要实时监测信道状态也不是一种合理的选择。随机介质访问模式比较适合于无线传感网络的节能要求。下面介绍根据信道分配使用方式,将无线传感器网络MAC协议分为基于无线信道随机竞争方式和时分复用方式及基于时分和频分复用等其他混合方式三种。1)无线信道随机竞争接入方式(CSMA)节点需要发送数据时采用随机方式使用无线信道,典型的如采用载波监听多路访问(CSMA)的MAC协议,需要注意隐藏终端和暴露终端问题,尽量减少节点间的干扰。2)无线信道时分复用无竞争接入方式(TDMA)采用时分复用(TDMA)方式给每个节点分配了一个固定的无线信道使用时段,可以有效避免节点间的干扰。3)无线信道时分/频分/码分等混合复用接入方式(TDMA/FDMA/CDMA)通过混合采用时分和频分或码分等复用方式,实现节点间的无冲突信道分配策略。

‘柒’ 无线传感网多跳路由节点能耗怎么计算

(1)根据无线传感器网络中因节点有效传输半径对路由选择的制约,改进基于最小生成树的分簇多跳路由算法,改善因路由选择对网络能耗的影响。该算法利用Voronoi图的泊松过程特性优化簇首节点数,并结合最小生成树动态调整簇内外节点的路由发现实现网络能耗优化。仿真结果表明该算法在开销容忍的前提下,网络均衡负载,并与相同仿真条件下的基于LEACH的分层多跳路由算法相比,更有效地延长了网络寿命,同时降低了计算时间复杂度。
(2)针对无线传感器网络中传感器节点投放分布对投放区域有效通信信号覆盖的影响,改进了一种基于通信覆盖的分布式投放概率覆盖算法。在保证投放精度的前提下,该算法根据传感器节点在投放区域中位置的不确定性以及信号衰减特性,建立信号覆盖模型,并通过信号覆盖率计算出各节点预定投放位置,由传感器节点的自定位算法获取定位信息为前提,获取节点的投放位置和投放数目。在改善区域通信覆盖的同时,提高了节点分布效率,达到节省网络资源的目的。通过仿真比较了在不同定位投放方法下的各相关性数据,验证了该算法可实现高效投放的优越性能。
(3)在关于无线传感器网络应用方面,提出了在实现投放区域有效通信信号覆盖的基础上保证局部能量有效损耗的路由设计要求,由此提出了基于多跳路径划分子空间的分簇路由算法。该路由算法在获得相应的节点拓扑分布的前提下实现了能量平均损耗,而节点拓扑的获取则通过采用高斯分布的定位误差模型与马尔可夫链性质相结合,改进了以前算法对于传感器节点拓扑结构的获取。通过对整个算法的仿真,得到的相关数据证明了算法在实现网络硬件资源优化和能量有效损耗方面所具有的较好的性能。
(4)在对运动目标跟踪定位的研究中,对于无法得知目标的运动状态方程和观测噪声的概率密度分布的情况时,提出基于粒子滤波和曲线准线性优化的目标跟踪算法。算法利用传感器节点的感知圆的几何特性确定目标的运动区域的边界限制,借鉴cost
reference粒子滤波算法,估计出目标的运动轨迹,随后通过曲线的线性近似简化了目标运动轨迹的估计,同时也获取了目标的速率的可控估计,仿真结果证明了所提算法的高效性。根据实际应用中可能出现部分的传感器节点失效的情况,引入了节点的失效检测,并以贝叶斯概率分布估计纠正失效节点对原目标状态做的判断,提高失效节点所在感知区域的容错能力,改善了目标跟踪定位的精度。

‘捌’ 无线传感网络的覆盖率怎么计算

这要看你的这个网络是基于什么技术实现了,每一种技术的网络协议不同,计算起来也不同。比如ZigBee,它的覆盖率和网络的拓扑结构有关,计算覆盖率的时候应该考虑其协调器发送功率、路由节点数目/位置、子节点数目/位置等。再比如GPRS,覆盖范围和基站天线高度、功率等有关,一般方圆十几公里没有问题。

‘玖’ 无线传感网络的区域覆盖主要有哪些方法

WIFI、蓝牙、ZIGBEE、红外、远程(有源)RFID等等。

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