检索结果-内蒙古大学图书馆

电子学报 2010年第6期38卷 1239-1244页

作者：易军石为人唐云建许磊重庆大学自动化学院重庆400044 重庆科技学院电子信息工程学院重庆400044 中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055

针对任务在各执行器的协作问题,提出一种动态调度策略,根据执行器节点的剩余能量和工作状态,利用混合模拟退火的微粒群算法,在任务时效期内,统一安排各任务在执行器上的执行周期,最小化最大完成时间.仿真结果表明,算法具有良好的收敛性... 详细信息

针对任务在各执行器的协作问题,提出一种动态调度策略,根据执行器节点的剩余能量和工作状态,利用混合模拟退火的微粒群算法,在任务时效期内,统一安排各任务在执行器上的执行周期,最小化最大完成时间.仿真结果表明,算法具有良好的收敛性能,各执行器的任务完成响应时间和能耗均衡情况均得到改善.

关键词：无线传感器/执行器网络任务调度微粒群算法模拟退火算法

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无线传感器/执行器网络协作算法研究

无线传感器/执行器网络协作算法研究

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作者：易军重庆大学

学位级别：博士

无线传感器网络(WSNs)是控制学科的前沿研究方向,其理论与技术发展极大的受到应用驱动。近年来,大量应用场景需要WSNs在具有事件监测能力的同时,还具有任务执行、事件控制功能。为了满足应用需求,典型的WSNs衍生出一种由大量传感器节点... 详细信息

无线传感器网络(WSNs)是控制学科的前沿研究方向,其理论与技术发展极大的受到应用驱动。近年来,大量应用场景需要WSNs在具有事件监测能力的同时,还具有任务执行、事件控制功能。为了满足应用需求,典型的WSNs衍生出一种由大量传感器节点与少数执行器节点组成的新型网络结构,学术界称之为无线传感器/执行器网络(WSANs)。无线传感器/执行器网络是一种新型信息获取和处理技术。在无线传感器/执行器网络中,传感器节点需要与执行器节点进行大量的紧密协作,共同完成对环境的监测和对事件的处理,因此出现了一种新的网络现象:传感器节点-执行器节点(SA)协作和执行器节点-执行器节点(AA)协作。如何通过节点间的协同合作,共同完成对环境事件的处理,同时保证网络的实时性和能耗均衡,是无线传感器/执行器网络研究面临的一大挑战。本文面向无线传感器/执行器网络所涉及的理论与技术,针对传统的无线传感器网络相关协议和算法无法完全满足无线传感器/执行器网络新的需求,以节点之间的协同合作为研究手段,以提高网络实时性和能耗均衡为目的,构建SA协作和AA协作模型,基于最优化理论、群体智能优化、图论等计算方法展开理论与算法研究。主要研究成果包括如下四个方面: ①针对现有协作算法大多只对下一跳中继节点的选择进行研究,没有考虑网络能耗均衡问题,提出一种基于SA协作模型的分簇算法(CASA)。算法从全网的能耗和时延影响的角度,建立基于SA协作的能耗模型,综合考虑时延、连通度等约束条件,以网络能量优化为目标,构造非线性优化函数,求解网络理想执行器节点个数和传感器节点传输半径等网络分簇所需参数,并在此基础上完成节点的部署和成簇。网络平均时延和生存期等仿真结果表明,相比典型算法,该策略能够在满足一定连通度的前提下,优化网络部署,增强网络实时性和能量均衡性。 ②针对AA协作中,事件频发区域内节点能耗过快问题,基于分簇结构,提出一种AA实时协作框架(RC)。通过将任务分解成若干任务单元,应用招投标理论、信息论,建立基于熵权的执行代价评价标准,根据网络中执行器节点的实际情况分派任务元,使得多个任务元可以并发执行,缩短执行时间;同时利用多个执行器节点间的协作,将执行能耗分摊到邻居执行器节点,延长网络生存期。仿真、分析结果表明,相比典型算法,RC框架同时兼顾了任务执行的实时性和网络能耗均衡,较好地解决了事件频发区域内节点能耗过快问题。 ③针对多个有执行顺序限制条件的任务同时在多个执行器节点执行的任务分派问题,提出一种基于AA协作的单目标任务分派算法(SOTS)。建立以能量为约束条件,任务最大完成时间为目标函数的优化模型,并提出结合NEH方法与微粒群优化算法的混合优化算法进行目标函数求解。该算法将微粒群优化算法加以改造,用于任务分派的全局搜索;同时利用NEH方法增加算法局部搜索能力,确保解空间的充分搜索。仿真、分析结果表明,相比典型算法,SOTS搜索速度快,收敛性好,适合解决同时发生多个复杂事件的场合。 ④针对多个有执行顺序限制条件的任务同时在多个执行器节点执行的任务分派问题,以最大完成时间、能耗均衡指标、存储成本为优化目标,提出一种基于AA协作的多目标任务分派算法(MOTS)。利用理想点法将多目标优化规范化为单目标优化,通过执行器节点角色确定降低问题复杂程度,提出结合基于自适应学习策略的多邻域搜索策略与微粒群优化算法的混合优化算法进行目标函数求解,确保解空间的充分搜索。仿真、分析结果表明,MOTS算法搜索速度快,收敛性好,各执行器节点的实时性、能耗等性能指标均优于比较算法,为解决同时发生多个复杂事件提供了新的思路。

关键词：无线传感器/执行器网络协作任务分派实时性能耗均衡

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基于模拟退火的WSAN多设定值调度算法

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计算机工程 2017年第12期43卷 130-135,146页

作者：彭德军王燕军李宽游路瑶重庆邮电大学自动化学院重庆400065

针对无线传感器/执行器网络中多用户设定值对动态物理过程状态实时控制的问题,提出一种解决多设定值调度的算法。设计调度模型和动态物理过程的状态空间模型,在卡尔曼滤波最优估计前提下,运用模拟退火算法逐步计算最优控制,以得到全局... 详细信息

针对无线传感器/执行器网络中多用户设定值对动态物理过程状态实时控制的问题,提出一种解决多设定值调度的算法。设计调度模型和动态物理过程的状态空间模型,在卡尔曼滤波最优估计前提下,运用模拟退火算法逐步计算最优控制,以得到全局最优控制。仿真结果表明,与基于二次规划的多设定值调度算法和跨层优化调度算法相比,该算法具有更快的收敛速度、更好的系统稳定性、更强的实时处理能力。

关键词：无线传感器/执行器网络调度算法模拟退火状态空间模型最优控制

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基于WSAN的道路积水监控系统的设计与实现

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计算机测量与控制 2017年第12期25卷 68-72页

作者：苗红霞文禹鸿白宏熙河海大学物联网工程学院江苏常州213022

强降雨及城市排水系统的老化,使得城市道路低洼处积水严重,对市民人身安全、财产、路基、城市交通产生不容忽视的影响;针对该问题,采用无线传感器/执行器网络(WSAN)技术,设计了道路积水监控系统;该系统分为传感/执行层、网络层和应用层... 详细信息

强降雨及城市排水系统的老化,使得城市道路低洼处积水严重,对市民人身安全、财产、路基、城市交通产生不容忽视的影响;针对该问题,采用无线传感器/执行器网络(WSAN)技术,设计了道路积水监控系统;该系统分为传感/执行层、网络层和应用层三层;传感/执行层的传感器节点使用超声波传感器采集积水信息,执行器节点使用执行器水泵进行排水;网络层网关及汇聚节点使用ZigBee网络和GPRS网络相结合来实现传感/执行层与应用层之间的数据双向传输;应用层服务器储存采集的道路积水信息,调用百度地图API将实时信息显示在web端,并通过网络层发送指令控制积水区域内的执行器水泵动作,实现闭环控制;该系统能够简洁有效地实现道路积水信息的实时共享,可以实现及时排水,具有实际的应用价值。

关键词：积水监控 GPRS ZigBee 无线传感器/执行器网络

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基于单神经元自适应PSD算法的分布式智能灯光控制

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计算机应用研究 2016年第6期33卷 1834-1838页

作者：杨家伟胥布工华南理工大学自动化科学与工程学院广州510641

针对已有灯光控制算法无法应对系统模型变化的问题,提出将单神经元自适应PSD(proportion sum differential)算法应用于分布式智能灯光控制。利用单神经元自适应PSD算法的自学习能力,控制器根据系统误差实时修改参数,并与无线传感器/执... 详细信息

针对已有灯光控制算法无法应对系统模型变化的问题,提出将单神经元自适应PSD(proportion sum differential)算法应用于分布式智能灯光控制。利用单神经元自适应PSD算法的自学习能力,控制器根据系统误差实时修改参数,并与无线传感器/执行器网络中的分簇机制相结合,形成了一套完整的自适应分布式智能灯光控制算法。以基于无线传感器/执行器网络的灯光控制实验平台为被控对象,设计控制器并进行了仿真研究。仿真实验表明,当系统模型发生改变,与已有的分布式PID灯光控制算法相比,该控制算法具有更好的控制效果、鲁棒性更强。

关键词：单神经元自适应PSD控制智能灯光控制分布式控制无线传感器/执行器网络

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家庭自动化无线传感器/执行器网络路由协议的设计

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信息与控制 2009年第5期38卷 624-632页

作者：徐宏勤洪承镐王智浙江大学工业控制技术国家重点实验室浙江杭州310027 汉阳大学电子信息与系统系

家庭自动化无线传感器/执行器网络有着自己的特点,如节点间供电能力、计算能力、移动性具有显著差异,本文在分析这些差异的基础上提出一种基于地理位置的按需路由协议.该路由协议利用静态节点位置限定路由请求包,并且利用静态邻居节点... 详细信息

家庭自动化无线传感器/执行器网络有着自己的特点,如节点间供电能力、计算能力、移动性具有显著差异,本文在分析这些差异的基础上提出一种基于地理位置的按需路由协议.该路由协议利用静态节点位置限定路由请求包,并且利用静态邻居节点作为辅助节点完成动态节点的路由发现,避免了对移动节点定位技术的依赖性.利用NS2比较了该路由协议和AODV路由协议的性能.仿真结果显示本文的路由协议能降低路由开销从而提高稳定性.

关键词：无线传感器/执行器网络家庭自动化路由协议

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面向室内环境监控的无线传感器/执行器网络路由协议

面向室内环境监控的无线传感器/执行器网络路由协议

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作者：徐宏勤浙江大学

学位级别：硕士

节能降耗以及舒适、便捷的生活和工作环境对室内环境监控系统提出了新的要求,而利用无线传感器/执行器网络(WSAN)监控室内环境无疑会带来新的机遇和挑战。以低成本、高密度、广泛分布为特点的WSAN可以有效地监控室内环境中的能量消耗和... 详细信息

节能降耗以及舒适、便捷的生活和工作环境对室内环境监控系统提出了新的要求,而利用无线传感器/执行器网络(WSAN)监控室内环境无疑会带来新的机遇和挑战。以低成本、高密度、广泛分布为特点的WSAN可以有效地监控室内环境中的能量消耗和提供多种相关决策信息,为科学决策和调度提供高度可信的依据。然而,到目前为止还没有一种针对该室内环境监控系统通信特性的路由协议,这正是本文的主要工作。本文首先分析了面向室内环境监控的WSAN的特点。网络由不同类型的节点组成,即大量的传感器节点和少量的执行器及控制器节点(如灯光、空调等的调节器,各种遥控器等)。传感器节点需要电池供电、计算能力有限;执行器和控制器节点计算能力有所增强,且通常有外部电源供电没有能耗约束;绝大部分节点是静态的,且具有确定的地理位置,但也有少数的移动节点。此外,节点间的通信链路不稳定。基于上述特点,本文提出了一种利用节点异构特性和地理位置的按需路由协议RPWSAHA。RPWSAHA协议由“路由发现”、“位置信息服务”和“路由维护”三部分组成,具有能耗低、简单实用和提供数据可靠传输的优势。 “路由发现”过程是RPWSAHA协议的主要过程,我们设计了空间约束型洪泛和时间约束型洪泛两种路由发现策略。前者是一种自适应扩展的地理位置受限的路由请求包定向广播技术,它利用静态节点位置信息限定路由请求包广播空间;而对于移动节点而言,利用其静态邻居作为辅助节点来完成路由发现,不仅避免了对移动节点定位技术的依赖性,而且支持多路径。后者是一种基于稳定链路的路由发现周期延长的路由请求包选择广播技术,在该技术中能量高效的静态节点具有转发路由请求包的优先权,由此找到的路径具有能量高效、稳定的特点,降低了路由发现次数。我们在设计“位置信息服务”时,把移动节点位置信息的注册、更新和查询限制在能量高效且稳定的节点中,这样可以避免过多地使用能量受限的节点。在设计“路由维护”过程时,采用了非本地路由维护算法,该算法在网络规模不大且支持多路径的情况下具有更低的路由开销。和ZigBee支持的AODV相比,RPWSAHA只在位置信息服务过程中引入了少量的额外开销,不仅具有算法复杂度小的特点,而且还具有更优越的性能。我们自主开发了RPWSAHA路由协议的NS源码,并且在三个不同网络规模的场景中分析了路由协议的收包率和路由开销。和AODV路由协议性能测试结果显示,RPWSAHA路由协议在30个节点规模中具有和AODV相当的性能;但是在60和90个节点规模中具有更优越的性能,后两种场景下收包率比AODV提高了40%以上,而路由开销则降低了70%以上。

关键词：无线传感器/执行器网络室内环境监控路由协议 NS

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基于分布式估计及任务分配的WSANs协同机制

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新型工业化 2013年第12期 15-27页

作者：莫磊胥布工华南理工大学自动化科学与工程学院

针对无线传感器/执行器网络中的传感器-执行器和执行器-执行器协同工作问题,分别提出了一种分布式的解决方案。根据传感器与执行器的部署情况,传感器-执行器协同工作可归结为一个多源信息估计及融合问题。基于这个特点,设计了一种能在... 详细信息

针对无线传感器/执行器网络中的传感器-执行器和执行器-执行器协同工作问题,分别提出了一种分布式的解决方案。根据传感器与执行器的部署情况,传感器-执行器协同工作可归结为一个多源信息估计及融合问题。基于这个特点,设计了一种能在传感器和执行器上并行运行的联邦滤波器。同时考虑到时间、能量、控制指标等要求,提出了一种基于事件驱动机制的执行器任务分配机制来协同执行器之间的工作。仿真表明所提算法能够满足控制系统的性能要求。

关键词：无线传感器/执行器网络协同工作联邦滤波器任务分配机制

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具有机动能力的无线传感器网络节点的设计与实现

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吉林大学学报（工学版） 2007年第4期37卷 939-943页

作者：庄伟宋光明魏志刚宋爱国东南大学仪器科学与工程系南京210096

针对无线传感器网络机动能力的不足,提出一种具有机动能力的网络节点设计方法,并成功实现了移动节点样机Racemote。将该移动节点加入静态传感器网络中,能够解决目前无线传感器网络研究中存在的许多问题,可以拓展和增强传感器网络的功能... 详细信息

针对无线传感器网络机动能力的不足,提出一种具有机动能力的网络节点设计方法,并成功实现了移动节点样机Racemote。将该移动节点加入静态传感器网络中,能够解决目前无线传感器网络研究中存在的许多问题,可以拓展和增强传感器网络的功能。使用商业化组件方式设计的硬件平台具有较好的稳定性和可升级性,以嵌入式操作系统TinyOS为基础的软件平台简化了底层的硬件操作,使得应用程序开发更加方便快捷。验证实验结果表明,Racemote成功实现了基本的平面运动,可以很好地应用于无线传感器/执行器网络或移动传感器网络的平台搭建与实验研究。

关键词：自动控制技术无线传感器网络无线传感器/执行器网络移动节点 TinyOS

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