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低占空比无线传感器网络中MAC协议研究进展 被引量:4
1
作者 梁俊斌 刘晓东 +1 位作者 李陶深 蒋婵 《电视技术》 北大核心 2017年第11期88-94,共7页
无线传感器网络(WSN)是一种多跳自组织网络,它由大量具有有限能力的节点组成,在工业、农业、交通、国防等领域具有广泛应用。为了减少节点的能量消耗,延长网络的生命周期,近年来逐渐出现了基于低占空比技术(Low-Duty-Cycle)的WSN,简称LD... 无线传感器网络(WSN)是一种多跳自组织网络,它由大量具有有限能力的节点组成,在工业、农业、交通、国防等领域具有广泛应用。为了减少节点的能量消耗,延长网络的生命周期,近年来逐渐出现了基于低占空比技术(Low-Duty-Cycle)的WSN,简称LDC-WSN。在LDC-WSN中,节点在一个工作周期内大部分时间处于睡眠状态,只有极少时间内处于工作状态。MAC协议是实现LDC-WSN中节点睡眠调度的关键,对LDC-WSN保持正常工作并获得理想的工作性能具有非常重要的意义。针对LDC-WSN中MAC协议的研究仍处于起步阶段,是目前研究的热点。对当前研究进行综述,详细介绍和分析LDC-WSN中最具代表性和较新的MAC协议。通过对比和总结当前工作的优缺点,明确了目前存在的问题和难点,为未来更深入的研究指明了方向。 展开更多
关键词 低占空比无线传感器网络 MAC协议 研究进展
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低占空比无线传感器网络中基于动态切换的实时路由协议 被引量:6
2
作者 陈权 高宏 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期224-234,共11页
为了实现低占空比无线传感器网络中任意端到端之间的实时数据传输,提出了一种基于动态切换的实时路由协议(DSRT)。首先针对低占空比网络中睡眠延迟太长的特点,DSRT利用2跳邻居信息提出了一种可达速度的概念来帮助发现延迟更优的路径(实... 为了实现低占空比无线传感器网络中任意端到端之间的实时数据传输,提出了一种基于动态切换的实时路由协议(DSRT)。首先针对低占空比网络中睡眠延迟太长的特点,DSRT利用2跳邻居信息提出了一种可达速度的概念来帮助发现延迟更优的路径(实验证明该方法至少能够多发现20%左右延迟更优的路径)。另外,首次发现了在低占空比网络中节点的拥塞程度不仅与缓冲队列中数据分组的个数有关,而且与数据分组的目的节点有关。然而传统基于1跳邻居的方法无法区分此类拥塞,因此DSRT利用2跳邻居信息结合动态切换机制提出了一种通过将缓冲队列分类的拥塞避免算法。最后,通过大量的实验证明,DSRT比传统的路由算法在实时性和能量消耗上更高效,并且在网络发生拥塞时能够将数据分组的延迟降低200%以上。 展开更多
关键词 无线传感网络 占空比 实时路由 动态切换
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移动低占空比无线传感器网络中低时延的数据持续性提高算法 被引量:1
3
作者 蒋婵 李陶深 梁俊斌 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期53-62,共10页
移动低占空比无线传感器网络是近年来出现的新型网络。在移动低占空比无线传感器网络中,由于节点的存储空间有限,并且节点的移动及睡眠会导致网络不连通、数据无法及时传输等问题,使数据很难被快速分发并存储,数据持续性较低。为此,提... 移动低占空比无线传感器网络是近年来出现的新型网络。在移动低占空比无线传感器网络中,由于节点的存储空间有限,并且节点的移动及睡眠会导致网络不连通、数据无法及时传输等问题,使数据很难被快速分发并存储,数据持续性较低。为此,提出一种卢比变换码的分布式数据存储(LT-MDS,Luby transform codes based mobile distributed storage)算法,该算法采用一种新的传染病式数据分发方法在节点不断移动的网络中分发数据,使数据能以较低的时延被网络中绝大部分节点接收到,提高了网络的可靠性;节点在接收到数据的同时,利用卢比变换码(LTC,Luby transform code)对数据进行编码存储,使容量有限的节点可以保存更多的数据信息。理论分析和仿真实验表明,LT-MDS算法能够以低时延完成数据分发和存储,同时获得较高的数据持续性。 展开更多
关键词 移动低占空比无线传感器网络 数据持续性 时延 传染病式数据分发 数据存储
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低占空比无线传感器网络能量感知路由算法 被引量:6
4
作者 毕玉婷 陈昕 《北京信息科技大学学报(自然科学版)》 2012年第6期93-98,共6页
提出了一种基于能量感知的低占空比无线传感器网络路由算法(EALDR),用以解决低占空比无线传感器网络路由中的能量和延时的权衡问题。在做出路由决定时考虑MAC层的相关信息,对低占空比WSN的路由问题进行动态规划(DP)模型建模。仿真实验表... 提出了一种基于能量感知的低占空比无线传感器网络路由算法(EALDR),用以解决低占空比无线传感器网络路由中的能量和延时的权衡问题。在做出路由决定时考虑MAC层的相关信息,对低占空比WSN的路由问题进行动态规划(DP)模型建模。仿真实验表明,该算法能有效减少延时,均衡节点能量。 展开更多
关键词 无线传感器网络 占空比 动态规划 能量感知 路由算法
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低占空比无线传感器网络异步邻居发现算法研究
5
作者 王朝龙 徐正坤 殷锋 《信息通信》 2014年第2期6-7,共2页
邻居发现是无线传感器网络能够正常通信的前提。为节省能量,低占空比无线传感器网络中的节点在生命期中大部分时间在休眠,从而导致较长的发现延迟。邻居发现算法需要在节省能量和缩短发现延迟之间进行平衡取舍。文章对近年提出的几种比... 邻居发现是无线传感器网络能够正常通信的前提。为节省能量,低占空比无线传感器网络中的节点在生命期中大部分时间在休眠,从而导致较长的发现延迟。邻居发现算法需要在节省能量和缩短发现延迟之间进行平衡取舍。文章对近年提出的几种比较重要的低占空比无线传感器异步网络邻居发现算法进行了总结,并以仿真实验加以对比。 展开更多
关键词 无线传感器网络 占空比 邻居发现
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低占空比、低碰撞的异步无线传感器网络MAC协议 被引量:12
6
作者 李哲涛 朱更明 +2 位作者 王志强 裴廷睿 潘高峰 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第10期9-16,共8页
提高信道监听质量是降低能量消耗和提高通信效率的有效方法。提出了一种低占空比、低碰撞的PB-MAC(predict-base MAC)协议。通过发送节点精确预测接收节点的唤醒时间,降低占空比;采用基于预测的重建连接机制和数据重传机制,有效地避免... 提高信道监听质量是降低能量消耗和提高通信效率的有效方法。提出了一种低占空比、低碰撞的PB-MAC(predict-base MAC)协议。通过发送节点精确预测接收节点的唤醒时间,降低占空比;采用基于预测的重建连接机制和数据重传机制,有效地避免碰撞和实现高效重传。OMNet++仿真实验结果表明:在50节点随机网络中,PB-MAC的平均占空比、发送消息耗能和平均碰撞次数分别比RI-MAC少68.60%、24.75%、68.05%,比X-MAC少64.39%、64.05%、70.54%。同时,在网格网络中PB-MAC的性能也优于RI-MAC和X-MAC。 展开更多
关键词 无线传感器网络 占空比 伪随机 MAC协议
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基于UWB技术的矿井低功耗无线传感器网络研究 被引量:1
7
作者 王飞 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第4期162-167,共6页
针对煤矿井下各类参数有线监测系统的布线复杂、维护困难、扩展性差等问题,基于UWB技术研究了矿井低功耗无线传感器网络,采用STM32L151微处理器和DW1000芯片设计了具有自动组网、数据多跳传输和测量距离等功能的传感器节点。详细介绍了... 针对煤矿井下各类参数有线监测系统的布线复杂、维护困难、扩展性差等问题,基于UWB技术研究了矿井低功耗无线传感器网络,采用STM32L151微处理器和DW1000芯片设计了具有自动组网、数据多跳传输和测量距离等功能的传感器节点。详细介绍了矿井低功耗无线传感器网络的组网机制、传感器数据多跳传输技术和低功耗休眠算法等关键技术。试验结果表明,传感器节点入网时间与网络深度成正比,网络深度每增加1级,入网时间就增加1个数据传输周期;传感器数据传输时延不超过1 s,通信距离可达100 m,未入网时的平均工作电流为230μA,已入网时的平均工作电流为680μA。该无线传感器网络为煤矿安全监测系统提供了一种低功耗、低成本且高可靠性的数据传输通道和平台。 展开更多
关键词 无线传感器网络 UWB 功耗 多跳传输 网络深度 时间同步
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基于nRF24L01的超低功耗无线传感器网络节点设计 被引量:40
8
作者 曾勇 杨涛 冯月晖 《电子技术应用》 北大核心 2008年第7期45-48,共4页
基于低功耗nRF24L01无线收发器和MSP430F449单片机,采用短时突发式无线发射技术和低功耗休眠机制,设计一种超低功耗的传感器节点。测量结果表明,在电源电压为3.3V、平均数据率为1kb/s、发送功率为OdBmW、传输距离为10m、误帧率为0.12%时... 基于低功耗nRF24L01无线收发器和MSP430F449单片机,采用短时突发式无线发射技术和低功耗休眠机制,设计一种超低功耗的传感器节点。测量结果表明,在电源电压为3.3V、平均数据率为1kb/s、发送功率为OdBmW、传输距离为10m、误帧率为0.12%时,本系统平均功耗约42μW,可以应用于光照、振动、热和气流等环境能量供电的无线传感器网络。 展开更多
关键词 无线传感器网络 功耗 NRF24L01 MSP430F449
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低功耗机械振动无线传感器网络节点结构设计 被引量:14
9
作者 曾超 汤宝平 +1 位作者 肖鑫 陈天毅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第14期33-37,65,共6页
针对目前机械振动无线传感器网络节点能耗高的问题,提出一种低功耗节点硬件结构设计方法。采用低功耗、高灵敏度MEMS加速度传感器采集机械振动信号,简化电源及调理电路;采用通带可调的开关电容低通滤波器,实现低功耗动态抗混叠滤波;在... 针对目前机械振动无线传感器网络节点能耗高的问题,提出一种低功耗节点硬件结构设计方法。采用低功耗、高灵敏度MEMS加速度传感器采集机械振动信号,简化电源及调理电路;采用通带可调的开关电容低通滤波器,实现低功耗动态抗混叠滤波;在充分考虑存储速度的前提下,采用低读写电流的外部Flash存储芯片实现连续、高速数字信号流的存储;采用片上系统级芯片作为整体控制核心,集采集、存储、无线传输于一体,在保证机械振动信号采集性能的同时,极大的减小节点体积与功耗。对比实验结果表明基于该低功耗硬件结构的机械振动无线传感器网络节点具有较低的功耗水平。 展开更多
关键词 机械振动监测 无线传感器网络 功耗 硬件结构
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低功耗无线传感器网络节点设计与实现 被引量:14
10
作者 于凯 谢志军 +1 位作者 金光 钱江波 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2012年第9期157-159,163,共4页
本文设计并实现了低功耗无线传感器网络节点.首先分析比较了现有的各种节点设计方案,选取低功耗芯片,设计了基于MSP430F149处理器和nRF24L01+无线收发芯片的低功耗节点设计方案,并提出了低功耗能量管理策略,最后对节点的能量消耗进行了... 本文设计并实现了低功耗无线传感器网络节点.首先分析比较了现有的各种节点设计方案,选取低功耗芯片,设计了基于MSP430F149处理器和nRF24L01+无线收发芯片的低功耗节点设计方案,并提出了低功耗能量管理策略,最后对节点的能量消耗进行了仔细测试和分析.实验结果表明,提出的节点设计方案和能量管理策略能够实现节点的低功耗工作. 展开更多
关键词 无线传感器网络 节点设计 功耗 MSP430F149 nRF24L01+SS
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基于节点流量的低能耗无线传感器网络MAC协议 被引量:3
11
作者 廖先林 耿娜 +1 位作者 赵林亮 王光兴 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1458-1461,共4页
根据传感器节点的生存时间取决于节点能量消耗的特点,设计了节能的MAC协议.提出了一种基于节点流量的低能耗无线传感器网络MAC协议TBEE-MAC(traffic-based energy efficient MAC).在TBEE-MAC中,节点采用周期性休眠机制来节省能量,提出... 根据传感器节点的生存时间取决于节点能量消耗的特点,设计了节能的MAC协议.提出了一种基于节点流量的低能耗无线传感器网络MAC协议TBEE-MAC(traffic-based energy efficient MAC).在TBEE-MAC中,节点采用周期性休眠机制来节省能量,提出了活动时间结构和基于节点流量的同步调度方式,在时间误差允许的范围内,调整了同步调度周期,减少了能量消耗.仿真显示,TBEE-MAC在提供低延时性能的基础上,能量有效性相对于S-MAC协议有很大提高. 展开更多
关键词 无线传感器网络 MAC协议 S-MAC协议 能耗 TBEE-MAC协议
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THO-MAC:一种两跳优化的低延迟低功耗无线传感器网络介质访问控制协议 被引量:5
12
作者 唐宏伟 徐明 孙彩霞 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期161-166,共6页
功耗与延迟是无线传感器网络介质访问控制协议设计首要考虑的两个问题。提出了一种新的传感器网络低延迟、低功耗、接收节点初始化异步介质访问控制协议——THO-MAC协议。通过准确预测接收节点的唤醒时间,THO-MAC协议调度发送节点侦听信... 功耗与延迟是无线传感器网络介质访问控制协议设计首要考虑的两个问题。提出了一种新的传感器网络低延迟、低功耗、接收节点初始化异步介质访问控制协议——THO-MAC协议。通过准确预测接收节点的唤醒时间,THO-MAC协议调度发送节点侦听信道,从而减少发送节点空闲侦听能量浪费。THOMAC协议在发送节点两跳转发节点集中选择使报文两跳转发延迟最小的转发节点,从而降低报文传输延迟。使用NS2模拟器对THO-MAC协议进行了详细模拟。模拟结果显示,与RI-MAC和Any-MAC协议相比,THOMAC协议可以减少35.5%和18%的报文传输延迟,同时节省23.5%和15.5%的节点功耗。 展开更多
关键词 无线传感器网络 介质访问控制协议 功耗 延迟 伪随机数发生器
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无线传感器网络的智能低功耗侦听协议 被引量:4
13
作者 胡四泉 王俊峰 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第9期95-101,共7页
无线传感器网络MAC层协议低功耗侦听(LPL)使用较长的前导码,在密集部署的无线传感器网络中造成较大的"串音"开销。提出一种智能低功耗侦听协议(SLPL),通过在前导码中嵌入目的地址和前导码长度索引,能有效降低非目的节点的串... 无线传感器网络MAC层协议低功耗侦听(LPL)使用较长的前导码,在密集部署的无线传感器网络中造成较大的"串音"开销。提出一种智能低功耗侦听协议(SLPL),通过在前导码中嵌入目的地址和前导码长度索引,能有效降低非目的节点的串音开销,减少目的节点的接收开销。理论分析和部署测试表明SLPL的能效比LPL有显著提高,同时测试显示SLPL功耗小于X-MAC协议。 展开更多
关键词 无线传感器网络 MAC协议 功耗侦听
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星形拓扑无线传感器网络低功耗技术研究 被引量:3
14
作者 石鑫 曾枣红 李程远 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期629-633,共5页
针对无线传感器网络在某些特定领域所需的近距离、低功耗无线通信要求,设计并实现了一款基于MSP430F149单片机和CC1100无线芯片的无线通信模块,介绍了系统架构,并从硬件和软件两个方向进行了低功耗优化设计。测试结果表明,利用该无线通... 针对无线传感器网络在某些特定领域所需的近距离、低功耗无线通信要求,设计并实现了一款基于MSP430F149单片机和CC1100无线芯片的无线通信模块,介绍了系统架构,并从硬件和软件两个方向进行了低功耗优化设计。测试结果表明,利用该无线通信模块设计方案组建的星型网络,具有体积小,功耗低及稳定性高等特点,能满足近距离、低功耗的无线通信要求。 展开更多
关键词 无线传感器网络 功耗 星型 MSP430F149 CC1100
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应用于无线传感器网络的低噪声放大器设计 被引量:2
15
作者 张萌 王志功 +1 位作者 李智群 张浩 《电子器件》 CAS 2010年第1期32-36,共5页
给出一种基于SMIC0.13μm RFCMOS工艺、应用于无线传感器网络2.4GHz的低噪声放大器设计。设计目标为在2.43GHz的中心频率下带宽为120MHz,并且增益分为高20dB、中10dB及低0dB三档可调。电路采用功率和噪声优化技术,输入端采用片外电感匹... 给出一种基于SMIC0.13μm RFCMOS工艺、应用于无线传感器网络2.4GHz的低噪声放大器设计。设计目标为在2.43GHz的中心频率下带宽为120MHz,并且增益分为高20dB、中10dB及低0dB三档可调。电路采用功率和噪声优化技术,输入端采用片外电感匹配,输入输出都匹配到50Ω阻抗。在Cadence Spectre仿真环境下的后仿真结果表明:高增益时S21为21.2dB而噪声系数为0.5dB,S11为-29.8dB,S22为-20.7dB。电路在1.2V电源电压下的工作电流约为6mA。 展开更多
关键词 无线传感器网络 噪声放大器 射频集成电路 噪声优化
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无线传感器网络数据融合低能耗睡眠调度算法 被引量:1
16
作者 许建 杨庚 +1 位作者 陈正宇 王海勇 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2012年第5期108-113,共6页
数据融合是解决无线传感器网络能量受限问题的关键技术之一。对节点状态的合理调度能够对数据融合过程的网络能耗进行优化。文中从传感器节点能量消耗模型着手,提出了一种适用于周期性数据融合的低能耗睡眠调度算法。该算法在分析影响... 数据融合是解决无线传感器网络能量受限问题的关键技术之一。对节点状态的合理调度能够对数据融合过程的网络能耗进行优化。文中从传感器节点能量消耗模型着手,提出了一种适用于周期性数据融合的低能耗睡眠调度算法。该算法在分析影响网络能耗根本因素的基础上,采用时分复用方法,通过减少数据传输次数、降低网络融合时延,实现低能耗的数据融合。实验与仿真结果表明,该算法能够在各种融合树结构下有效降低网络能耗。 展开更多
关键词 睡眠调度算法 无线传感器网络 数据融合 能耗 时分复用
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无线传感器网络节点低功耗MCU设计与实现 被引量:2
17
作者 周亮 李广军 《电子技术应用》 北大核心 2007年第9期126-129,共4页
针对现有无线传感器网络节点控制器设计中存在功耗、芯片面积等方面的问题,自行设计了8位哈佛结构低功耗RISC MCU作为节点控制核心。CPU核采用两级流水加速操作,存储器采用分页、分块和映射等方式统一组织,并使用门控时钟和休眠唤醒机... 针对现有无线传感器网络节点控制器设计中存在功耗、芯片面积等方面的问题,自行设计了8位哈佛结构低功耗RISC MCU作为节点控制核心。CPU核采用两级流水加速操作,存储器采用分页、分块和映射等方式统一组织,并使用门控时钟和休眠唤醒机制等方式实现MCU低功耗操作,最后采用0.18μm静态CMOS工艺实现该MCU,其工作功耗低于10mW。以该MCU为核心实现了节点硬件平台设计,组建了功能完备的无线传感器网络。 展开更多
关键词 无线传感器网络 微控制器 功耗
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低功耗无线传感器网络节点的设计 被引量:5
18
作者 赖成瑜 《工矿自动化》 2009年第5期115-118,共4页
文章分析了传感器节点的能耗,介绍了一种采用MSP430F149处理器和无线收发模块设计的低功耗无线传感器网络节点,阐述了该节点的组成、节点处理控制单元、无线通信单元和传感探测单元的设计及节点软件的设计等。
关键词 无线传感器 网络节点 无线通信 功耗 MSP430F149
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无线传感器网络的2.4GHz低功耗低中频射频接收前端的设计 被引量:1
19
作者 张萌 李智群 沈董军 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期413-420,共8页
在0.18μm CMOS工艺下设计了一种用于无线传感器网络的具有低功耗、低中频特性的2.4GHz射频前端。该射频前端由一个共栅结构的可变增益低噪声放大器(VGLNA)和一个低功耗折叠正交吉尔伯特结构混频器构成,内部同时集成了一个给混频器提供I... 在0.18μm CMOS工艺下设计了一种用于无线传感器网络的具有低功耗、低中频特性的2.4GHz射频前端。该射频前端由一个共栅结构的可变增益低噪声放大器(VGLNA)和一个低功耗折叠正交吉尔伯特结构混频器构成,内部同时集成了一个给混频器提供IQ差分本振信号的二分频器以及一组缓冲器。其低噪声放大器具有高、低两个增益模式。为了弥补共栅低噪声放大器在增益和噪声等性能方面的不足,选取有一定增益的折叠吉尔伯特有源混频器结构。对共栅结构的低噪声放大器的设计过程、相关负载电感建模过程及混频器设计过程进行了详细分析,对整个射频前端芯片进行了测试,测试结果显示,射频前端核心电路在1.8V电源电压下工作电流为3.2mA,功耗为5.76mW;在高增益模式下,具有26dB的转化电压增益及8dB的噪声系数;在低增益模式下,输入1dB压缩点为-20dBm。 展开更多
关键词 射频前端 可变增益 功耗 噪声放大器(LNA) 折叠正交混频器 无线传感器网络(WSN)
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低功耗无线传感器网络节点的实现与寿命评估 被引量:5
20
作者 王丙元 刘锡盟 吕忠义 《中国民航大学学报》 CAS 2016年第2期32-35,共4页
机场助航单灯监测无线传感器网络节点存在能量约束问题。为降低节点能耗、延长网络寿命,从硬件能耗、软件控制、路由算法3个方面讨论了节点的节能设计。寿命评估可为传感器网络的可靠性设计及节点维护提供依据。通过差分采样能耗测试方... 机场助航单灯监测无线传感器网络节点存在能量约束问题。为降低节点能耗、延长网络寿命,从硬件能耗、软件控制、路由算法3个方面讨论了节点的节能设计。寿命评估可为传感器网络的可靠性设计及节点维护提供依据。通过差分采样能耗测试方法测试了节点能耗,为系统整体寿命评估提供了初步依据。 展开更多
关键词 无线传感器网络 助航灯光 功耗 能耗
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