具有多出入口区域的节点移动和分布研究

在Ad Hoc网络的仿真研究中,节点移动模型的选择会严重影响到网络的拓扑结构和通信协议的性能.然而,现有移动模型大多是为理想环境设计的,不能适用于真实环境.在理想移动模型RWP(Random Waypoint)的基础上,提出了具有多出入口区域的RWP节点移动模型(RWP with entrances,RWPWE).在该模型中,区域出入口是节点进出区域的必经之地,节点在区域内的移动符合RWP节点移动模型,通过引入域内停留概率来完成节点在区域内外移动的转移,并从节点移动速度、移动时间、移动路程和空间分布概率等几个方面研究了区域出入口的影响.理论分析和实验仿真的结果表明,由于出入口的存在,与RWP模型相比节点的移动更加复杂,节点的空间分布也显著不同,这些差别将会影响到网络的拓扑性能和对网络协议的评价.     

复杂环境下一种多移动节点的WSN三维覆盖算法

依据现实环境中对于复杂的山丘、沟壑等空间立体目标进行监测的需要,提出一种多移动节点的无线传感器网络三维覆盖算法。通过在三维空间中选取目标监测点,采用基于误警率的节点感知模型感知目标监测点,计算目标监测点的三维联合探测概率进行覆盖空洞分析,找出移动节点最优移动路径,调整移动节点移动位置实现对目标监测点的全覆盖,解决三维环境中恶劣复杂情况下的监测问题。仿真结果表明,该算法可有效探测覆盖空洞,并能够利用移动节点对其进行修复,在满足目标监测节点全覆盖的同时使移动节点的移动距离最优,降低网络能耗。     

基于移动锚点的三维无线传感网节点定位算法研究

考虑在三维环境下移动锚点辅助定位传感节点的场景,提出一种基于移动锚点的三维无线传感网节点定位算法(NLA_3D).在NLA_3D算法中,移动锚点在随机移动探测的过程中,获知未定位传感节点所在连接树的所有传感节点信息,建立最小化移动路径长度和定位误差的优化模型,并引入遗传算法思想,提出一种混合海洋捕食者算法求解优化模型,即将遗传算法的变异操作认为是布朗运动,将遗传算法的交叉操作认为是莱维运动,并计算移动锚点的最优移动路径.移动锚点在最优移动路径上提供不共面的参考位置信息.因此未定位传感节点能够根据移动锚点或已定位传感节点位置信息,采用极大似然估计算法计算自身位置坐标.仿真结果表明:NLA_3D算法可定位监测区域内所有传感节点,增加传感节点的平均锚点位置个数和降低平均节点定位误差,比RAND、GREED和LMPS算法更优.     

基于改进鲸鱼优化算法的传感网络节点移动策略

针对传感网络监测区域难以完全覆盖,导致节点移动能耗较大、网络寿命较差的问题,提出一种基于改进鲸鱼优化算法的传感网络节点移动策略。建立传感器节点模型,确立通信范围,计算网络节点覆盖率。为满足通信信噪比要求,结合信息增益构建信道模型,制定通信协议。分析传统鲸鱼算法中个体捕食过程,探究螺旋式与收缩包围两种位置更新方式。引入自适应步长参数,根据节点总数量、覆盖半径与区域边长等参数,计算个体适应度值,选取初始种群,以覆盖率最大为目标,确定当前最优解的位置,经过不断更新,当迭代次数最大时输出全局最优解,即节点移动位置。仿真结果表明,当节点数量为180个时,而本文方法的传感网络节点寿命为28min;当节点数量为10时,本文方法的总路程理想值和解空间之比为0.120,降低了节点移动能耗。     

WSN中基于分布式的覆盖洞修复算法

无线传感器网络(WSN)中存在因节点能量耗尽和移动节点撒播不均而出现的覆盖洞问题,覆盖洞的出现会降低网络的覆盖率和连通性,严重影响网络性能。为解决该问题,构造一种既有静态节点又有移动节点的混合网络模型,并提出一种WSN中基于分布式的覆盖洞修复算法。利用静态节点指导移动节点移动到最优位置,达到修复覆盖洞目的。仿真实验结果证明,该算法能在空洞覆盖率和节点代价之间取得最佳平衡。     

基于改进蛙跳算法的WSN移动节点部署研究

针对传统无线传感移动节点部署方法存在节点分布不均匀、覆盖不完全等问题,提出一种基于改进混合蛙跳算法(SFLA)的移动节点部署方法。根据节点位置信息建立部署模型,利用改进SFLA算法求解该模型,将得到的解作为节点最终位置。仿真实验结果表明,相对于微粒群、虚拟力、基本混合蛙跳算法,改进SFLA算法可提高网络覆盖率和降低移动节点能耗。     

基于历史与位置信息的容迟网络路由算法

针对容迟网络消息投递率低、网络时延高的问题,提出一种基于节点历史相遇信息和位置信息选取下一跳路由节点的算法。利用节点间历史相遇信息,筛选出与目的节点相遇次数最多的节点进行消息复制,并进一步采用节点位置信息计算邻居节点的移动方向,得到移动方向夹角较大的一对节点进行消息复制。仿真结果表明,在消息生命周期较短且节点缓存空间不充裕的情况下,与遇到节点即复制消息的传染病算法相比,该算法平均时延降低50%,且具有较高的消息投递率。     

一种无线传感网的Sink节点移动路径规划算法研究

为寻找传感节点均匀分布时Sink节点的最优移动路径和最大网络生存时间,提出一种无线传感网的Sink节点移动路径规划算法(MPOA).在MPOA算法中,将Sink节点的数据收集范围分解成多个圆环,将监测区域分解成多个网格.根据Sink节点的停留位置和多跳通信方式,采用数学公式表示每一个网格的单位节点能耗,从而获得Sink节点移动的网络生存时间优化模型.采用修正的混合粒子群算法求解该优化模型,获得网络生存时间、Sink节点的停留位置和移动路径的最优方案.仿真结果表明:MPOA算法可寻找到Sink节点的最优移动路径,从而平衡网络能耗,提高网络生存时间.在一定的条件下,MPOA算法比Circle,Rect和Rand算法更优.     

Sink节点移动的无线传感网生存时间优化算法

为提高网络最大生存时间,提出Sink节点移动的无线传感网生存时间优化算法(LOAMSN)。该算法分析Sink节点移动时的流量平衡约束、最大传输速率约束、节点能耗约束等约束条件,将生存时间优化问题转化成优化模型。提出Sink节点的移动方法,即Sink节点利用节点的度值构建其移动路径,按照此路径循环移动收集数据。将Sink节点的移动认为是离散运动,Sink节点移动的生存时间优化模型分解成若干个Sink节点静止的生存时间优化模型,采用牛顿法求解每个Sink节点静止的优化模型,获得网络最大生存时间和节点发送数据量的最优值。仿真结果表明:LOAMSN算法能减少Sink节点停留位置上的节点能耗,平衡网络负载和节点能耗,提高网络最大生存时间。在一定条件下,LOAMSN算法比Sink节点静止时更优。     

节点密度感知的容迟网络路由协议*

为适应容迟网络的动态变化,提高路由性能,结合空间节点分布和节点度中心性,提出一种节点密度感知的容迟网络路由协议DAR。该协议引入移动模型的节点分布,通过感知节点当前所处位置的节点密度,动态选择在网络中传播的消息副本数量,并根据节点的度中心性选择中继和分配消息副本数量。仿真结果表明,DAR能够提高传输率、降低传输延迟,在一定程度上降低了资源消耗。     

基于圆周运动的自组网移动模型研究

自组网仿真研究大多基于特定的移动模型,而移动模型中节点空间概率分布是研究和评价自组网性能的理论基础.然而,现有的自组网移动模型存在诸多缺陷(如不现实的移动场景、节点的非均匀分布等).在分析和比较现有移动模型的基础上,提出一种基于圆周运动的移动模型,推导出移动节点的二维概率密度函数公式.理论分析和仿真实验表明,该模型能够克服现有移动模型的这些缺陷,为仿真和评估自组网的性能提供了精确的理论模型.     

基于移动定位算法的研究与改进

改进的算法在节点位置的预测阶段使用二次曲线来模拟人的走动,在滤波阶段判断节点位置是否符合人的移动规律,改进了节点位置的预测方法和滤波算法,达到了缩小样本空间的目的,最终达到提高定位精度的结果。通过实验仿真将改进算法与基本的移动定位算法进行了比较和分析,仿真结果表明,在改变锚节点数量、普通节点数量和移动速度三个变量的情况下,改进的算法都比原算法提高了定位的精度。     

RSSI泰勒级数修正在移动节点定位中的研究

传统无线传感网络定位算法没有考虑节点移动问题,采用多次测量、推算节点运动轨迹方式估算节点位置,定位偏差偏大。针对节点移动会对周围信号产生波动和多普勒频移,提出一种基于移动节点信号衰减渐变模型,利用极大似然估计算法思想将移动节点对周围RSSI指纹参量影响转变为概率事件,并通过泰勒级数修正渐变模型。仿真实验证明,新算法既可以减少对移动节点定位偏差,又可以有效弥补RSSI易受环境干扰的不足。     

无线移动传感器网络节点自定位控制仿真研究

研究移动节点确认自身位置信息的节点自定位问题,传感器节点的移动部署和数据通信容易受外界环境的干扰,造成网络节点自定位精度低。为解决上述问题,提出了一种改进的灰色系统预测移动节点定位技术。改进方法采用跨层设计,利用灰色系统预测移动节点及其相邻节点移动状态和距离来实时地根据自身及相邻节点位置重新成簇进而实现移动节点自定位控制。仿真表明,提出的灰色系统预测模型能够有效地提高了移动节点位置计算精度,在算法时空复杂度和能效上可以实现合理的自定位控制。     

基于定向移动的水下传感器网络覆盖算法

覆盖率是衡量无线传感器网络服务质量的重要指标。为提高网络覆盖率,针对水下三维传感器网络模型,提出一种基于定向移动的虚拟力算法。将虚拟力简化为节点只受邻居节点的斥力作用,定义当2个邻居节点的感知圆球相切时,其位置为相对理想位置。节点所受虚拟力大小与节点移动到相对该邻居的理想位置所需移动的距离成正比,而节点移动的距离与节点所受到的虚拟力的合力相关。实验结果表明,该算法能有效地对水下传感器网络的布局进行优化,提高网络覆盖率。     

移动场景下异构无线传感器网络密钥管理方法

由于移动无线传感器网络支持节点的移动性,使其面临更加复杂的安全性挑战,很难防御一些极具破坏力的攻击,比如节点复制攻击和女巫攻击等。本文提出了在移动异构无线传感器网络模型下一种安全高效的密钥管理方法。所提方法采用椭圆曲线密码学加密算法实现移动节点位置信息到基站的安全上传,以及基于密钥哈希的消息认证码来实现消息源的身份认证。基站则对收集的移动节点位置信息进行统计分析来协助完成固定节点与移动节点间的身份认证及会话密钥建立。实验结果表明,所提方法在密钥建立过程节省了网络资源,同时可有效防御攻击者发起重放攻击、节点复制攻击和女巫攻击等,增强了网络安全性。     

基于匿名路由的移动位置隐私保护

为了保证移动节点在使用基于位置的服务时的位置隐私,提出基于匿名路由的移动位置隐私保护方法。该方法将移动网络中的每一个移动节点都当作可以使用的中转节点,采用重路由的方式进行路由选择,第一跳用随机选取的方式选择中转节点,剩下的路径选择通过一定的转发概率来确定下一跳并将其发送给中转节点或LBS服务器。为保证位置信息不被泄露,移动发送节点用目标服务器的公钥对地理位置信息和查询信息进行加密,再利用下一跳的公钥对已加密的内容进行二次加密,并转发给下一跳。同时中转节点收到后,用当前节点的私钥解密,解密时只能解密最外层,再用随机选取的下一跳的公钥加密,重复此过程,直至LBS服务器接收到移动发送节点发来的信息。理论分析和实验结果表明,这种移动位置隐私保护方式可以保证LBS服务器和任何中转节点都不能获取移动发送节点的位置隐私,可以在较低的代价下实现移动发送节点的位置隐私保护。并且在该方案中中转节点可以是移动网络中的任意一个节点,不会因为部分节点故障导致通信失败,因此所提方案的健壮性较好。     

基于移动终端和3G网络的分布式噪声监测系统

针对噪声污染具有时间上的突发性和空间上的不连续性,设计了由移动终端、外接传声器、移动网络、接收终端组成的分布式噪声网络检测系统.移动终端和外接传声器组成数据采集节点,采集节点采集实时的噪声分贝值,利用移动终端的定位技术,定位到采集节点的当前位置,用移动终端的3G移动网络与接收终端连接,将噪声信息和位置信息打包发送到接收终端,接收终端负责接收各个节点的噪声信息和位置信息,利用LBS的Web技术,将数据以二维地图的方式展示,并且作为服务器提供信息查询服务.实验证明,系统稳定、可靠、成本低,为城市噪声测试提供了一种解决方案.     

物联网移动感知中的社会关系认知模型

社会关系量化是物联网移动感知服务的基础,涉及时间、空间和行为等多种决策因子,对此借助社会网络理论,提出一种面向物联网移动感知的节点社会关系认知模型:(1)从多个角度推理和评估社会关系的复杂性和不确定性,分析物联网移动感知中节点社会关系的时空特性;(2)综合考虑影响社会关系的多种要素,引入位置因子、交互因子、服务质量因子和反馈聚合因子对移动节点社会关系进行合理量化,克服已有量化模型中决策因子单一、计算结果具有较大局限性的缺点;(3)通过信息熵和粗糙集理论确立各个决策因子的权重分配,克服已有权重分配中存在的主观性、动态适应性差的问题.模拟实验结果表明,与已有方法相比,该认知模型具有更好的动态适应性和预测准确性.     

Sink节点自适应位置更新在无线传感器网络中节能的优化

在无线传感器网络中,移动Sink节点可用于平衡无线传感器网络节点的能量消耗,降低无线传感器网络中的能量消耗;但是,Sink节点颇繁的位置更新又会导致传感器网络节点的能量消耗和数据流传输中的阻塞;提出了一种新的解决方案--自适应移动Sink节点的位置更新算法(ALURP),以解决此问题;当一个Sink节点移动时,它只需要在一定小范围空间中进行信息更新而不是以往的在整个网络中;理论分析和研究表明,这种设计方案会减少消耗在每个传感器节点上的能量,也缓解了无线传输数据流中的拥挤,可在大型无线传感网络中使用.