文档章节

无线传感器网络 | 综合题

阮少爷
 阮少爷
发布于 2017/05/17 17:56
字数 1854
阅读 166
收藏 0

此类题目灵活度较大,需要结合课程知识进行综合性设计,阐述

 

 

请详细阐述TDoA测距机制的工作原理,且列出相应公式推导。同时请设计另外一种基于TDoA测距机制的测距方法,并且将其与标准的TDoA测距方法进行对比说明(方案实施的特定条件、优劣势等方面)。

        答:1.工作原理:TDoA,时间差测距。利用信号的传播速度和到达的时间差来计算两个节点之间的距离,或者节点距离某物的距离。大致工作流程:A节点同时发送两种不同的信号给B设备,比如无线电波和超声波。利用两种信号到达B设备的时间差和两种介质的传播速度,即可求出AB之间距离。

                2.公式推导:

                    如图:

        设发送时刻为t0,d=v1 *(t1-t0)  = v2 * (t2 - t0)  ,消去t0得:

    

                3.设计基于TDoA的测距方法:

                        背景:物体追踪和距离保持是目前比较热门的话题,比如汽车在高速路上行驶时,驾驶人员在疲劳状态下开车容易发生追尾。为了有效避免此类交通事故,通常通过传感器测定车俩之间的距离,然后将车速控制在与前面车俩相同的速度内。

                        设计:利用超声波和其容易被障碍物反弹的特性可以设计出利用超声波进行两物体之间距离的测定。  

                          特点:传统TDoA设备需要最少两个节点和最少两种介质草能测出距离。但是利用超声波的反弹特性只需要一个节点和一种介质即可完成测距,并且超声波在一定空间内可以控制其传播方向。

                           具体实现:节点A通过超声波传感器发送超声波,进行计时t0,当节点A收到反弹回来的超声波时,计时t1,假设超声波在空气中传播速度v,则可计算出障碍物与节点的距离:d=v(t1-t0)。

                        对比:与传统TDoA测距相比,此方法简单容易实现,超声波不易受到干扰,精确度高。缺点是定位距离短。

                        传统TDoA测距方法利用一次测距即计算出距离,在数据量较少的情况下,容易出现不可预知的误差.因此可以采用另外一种设计方案:极大似然估计法,即短时间内多次求距离并进行平均值计算.大概是这样的:                        

  

不过这种方式与传统的TDoA对比起来虽然并没有

                    TDoA也有其缺点,TDoA比之于TOA来说,其精确度得到了很大的提升;另一种方案是结合TDoA与TOA技术,实现另一种定位方案.方案如下:

                    1.设置若干信标节点,其位置已知.未知节点发送单一信号与各个信标节点进行通信,

                    2.各信标节点采用TOA的方式计算出未知节点到信标节点的距离

                    3.最后信标节点将数据传输给汇聚节点,汇聚节点进行数据融合,求出未知节点的具体方位.

与传统单一TDOA算法比较,采取信标节点求出距离并求其位置具有较高的可靠性和准确性,但是成本同时也更加高了,对于室内精确定位和测距,我认为这种方案比直接应用TDoA的方案要优秀很多,当然在不考虑硬件成本和具体功耗的情况下.

 

说明定向扩散路由协议的工作过程,分析其应用场景,并以图示方式说明兴趣消息的扩散过程。

            答:定向扩散路由协议,简称DD协议。其工作过程分为3个步骤

                    第一步,兴趣消息扩散,汇聚节点定期向网络中广播兴趣消息,各个节点保存或者丢弃兴趣消息

                     第二步,数据传输梯度建立,源节点收到兴趣消息后,沿着兴趣传播的反向途径建立数据传输通道。

                    第三步,路径加强,源节点缓慢地进行数据采集,当汇聚节点第一次收到源节点传来的数据时,会建立起一条更优的路由途径,使得以后的数据都沿着优化路劲进行传输。

                    应用场景:DD协议是一种以数据为中心的路由协议。其通常用于对环境中的光,温,水,气,肥等数据的感知,以及流媒体应用等。

                    兴趣消息扩散过程图:

                            1.兴趣消息扩散

                            2.数据传输梯度建立

                            3.路径加强

 

 

 

请以图示方式实际分析谣传路由协议的实际工作过程,并结合无线传感器网络特点分析其优势和弊端。

 

                答:谣传路由协议,简称RRP协议,

如图,源节点采集数据将其随机转发给邻居,汇聚节点发送采集请求给随机邻居,在某个时刻两个数据包相交,则建立一条数据传输途径.

 谣传路由协议解决了DD路由协议广播兴趣消息而浪费的大部分能量资源.在网络事件较少发生的情况下,谣传路由具有特别好的性能.但是如果事件频率较高,则谣传路由协议开销就比较大了.

 

 

分析参数TOA和TDOA之间异同,根据各自特点具体说明具体应用场景。

            答:TOA,时间测距,它是指节点A发送物理信号给B,B根据物理信号的传播速度v和传播时间进行测距

d=vt,但是在这种情况下,要求AB时钟必须高度同步,不然误差很大.  TDoA,时间差测距,它是指节点A发送两种不同的物理介质给节点B,节点B通过收到两种物理信号的时间差和其速度进行距离计算,这种方法可以有效减少误差,但是对设备硬件要求高,能耗要求也高.

                TOA通常选择声波作为其物理信号介质,与TDOA相比,TOA具有结构简单,成本低廉等特性,但是其对设备时钟要求较高.比如汽车与汽车之间的相对位置保持,扫地机器人进行避障等.

                 TDOA相对于TOA,降低了对时间同步的要求,使得定位在时间上的误差缩小了很多.通常在室内定位,和远距离定位运用比较广泛,相关算法比如Cricket,DV-HOP等.

 

WSN中各种定位技术实现过程。

 

 

结合实际应用案例(如温室大棚、智能家居、牧场养殖等),设计具体应用场景的无线传感网络的基本架构。

        (1)要求说明所选择案例的具体需求描述;

        (2)无线传感器网络详细设计;

        (3)整个方案的功能阐述说明

            答:大棚我会设计了.

© 著作权归作者所有

阮少爷
粉丝 7
博文 168
码字总数 119290
作品 0
成都
CTO(技术副总裁)
私信 提问
物联网与嵌入式之间有什么联系?

何为物联网(IoT, internet of things)?从物联网学习的角度来说,物联网是在嵌入式的传统培训模式或者学习道路上,增加了一些互联互通,加了无线传输(ZigBee、BLE、Wi-Fi等),加了传感器,加...

长沙千锋
2018/05/30
0
0
【转】国内外物联网技术研究进展

原文:http://www.wlw.gov.cn/zsyd/yjdt/560468.shtml 中国物联网:http://www.wlw.gov.cn/index.shtml 2010年7月1日来源:中国电子商务研究中心 点击: 108 【字体:大 小】 国际物联网研究...

夏春涛
2011/02/28
0
0
物联网全面升级,十年内推动工业进入智能化新阶段

工业物联网将在未来10年内将传统工业完全提升至智能工业的新阶段。在传感器与工业无线网络的完美结合下,不但能顺利提高整个供应链流畅性,更能落实在更细节的应用范畴如食品安全、石化、煤矿...

玄学酱
2018/03/06
0
0
工业RTU在燃气管网无线监测的应用案例

燃气管网无线采集解决方案 工业RTU在燃气管网无线监测的应用案例 工业RTU在燃气管网无线监测的应用案例 参考地址: http://www.winertech.com/solution.asp?id=188&WCTU/RTU 系统由中心站和监...

wilcolin
2014/12/01
22
0
【最全解读】适用于各种不同场景下的智能网关技术

智能网关,也叫工业物联网智能网关、无线数据采集网关、通讯采集网关,无线网关,工业通讯网关,无线传感管理主机,工业以太网串口智能网关,RS485串口ModbusRTU智能网关,属于无线传感器网络...

m_xiang
2017/12/26
0
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

64.监控平台介绍 安装zabbix 忘记admin密码

19.1 Linux监控平台介绍 19.2 zabbix监控介绍 19.3/19.4/19.6 安装zabbix 19.5 忘记Admin密码如何做 19.1 Linux监控平台介绍: 常见开源监控软件 ~1.cacti、nagios、zabbix、smokeping、ope...

oschina130111
今天
12
0
当餐饮遇上大数据,嗯真香!

之前去开了一场会,主题是「餐饮领袖新零售峰会」。认真听完了餐饮前辈和新秀们的分享,觉得获益匪浅,把脑子里的核心纪要整理了一下,今天和大家做一个简单的分享,欢迎感兴趣的小伙伴一起交...

数澜科技
今天
7
0
DNS-over-HTTPS 的下一代是 DNS ON BLOCKCHAIN

本文作者:PETER LAI ,是 Diode 的区块链工程师。在进入软件开发领域之前,他主要是在做工商管理相关工作。Peter Lai 也是一位活跃的开源贡献者。目前,他正在与 Diode 团队一起开发基于区块...

红薯
今天
8
0
CC攻击带来的危害我们该如何防御?

随着网络的发展带给我们很多的便利,但是同时也带给我们一些网站安全问题,网络攻击就是常见的网站安全问题。其中作为站长最常见的就是CC攻击,CC攻击是网络攻击方式的一种,是一种比较常见的...

云漫网络Ruan
今天
11
0
实验分析性专业硕士提纲撰写要点

为什么您需要研究论文的提纲? 首先当您进行研究时,您需要聚集许多信息和想法,研究论文提纲可以较好地组织你的想法, 了解您研究资料的流畅度和程度。确保你写作时不会错过任何重要资料以此...

论文辅导员
今天
8
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

返回顶部
顶部