基于Voronoi图的无线传感器网络栅栏覆盖算法设计

针对无线传感器网络中栅栏构建的问题,提出了一种基于监测区域Voronoi图划分的无线节点栅栏构建算法。仿真结果显示,网络中无线节点部署地越多,栅栏形成的可能性和组建栅栏的节点平均数量也会随之增加。该算法能够在无线传感器网络节点覆盖密度较低且不均,已经形成了少量栅栏空洞的情况下快速实现监测区域的栅栏覆盖,但空洞修复还需要进一步研究。     

一种水面WSN弱栅栏覆盖方法研究

无线传感器网络栅栏覆盖在水面与陆地场景中存在较大差别,在水面覆盖栅栏需要考虑节点受外界因素影响导致位置漂移等问题。目前大量的研究都是针对陆地应用场景而很少研究水面栅栏覆盖,因此提出一种水面WSN弱栅栏覆盖方法（A method of WSN weak barrier covering for water surface WBWS）,由于在部署传感器节点时已经形成一些子栅栏段,因此首先在部署区域中搜索已经形成的子栅栏,然后利用匈牙利算法派遣可移动节点拼接子栅栏完成弱栅栏的构建,且保证该过程中移动节点移动距离之和最小,最后研究了水面栅栏的维护问题。实验结果表明该方法能够有效的构建弱栅栏且能耗较低。     

无线传感器网络栅栏覆盖改进

栅栏覆盖是无线传感器网络中的研究热点,鉴于移动节点的高昂造价以及在移动过程中的巨大能耗,针对高效节能的修复栅栏漏洞问题进行研究.建立静止节点的权重图,并利用迪杰斯特拉算法(Dijkstra)寻找所需最少数目的移动节点和构建栅栏覆盖的最短路径.根据构建栅栏覆盖的最短路径和基于路径上的每个栅栏漏洞所需的最少移动节点,将栅栏漏洞划分为简单情况和一般情况,借助于最大权匹配算法(Kuhn-Munkres)求解移动节点的最短移动距离.仿真实验表明,所提出算法明显减少了移动节点的移动距离,实现了栅栏覆盖.     

基于改进蚁群算法的无线传感器网络栅栏覆盖优化研究

在无线传感器网络栅栏覆盖研究中,如何调度已部署的传感器节点构建栅栏并延长网络生存时间已成为热点问题。研究了满足Poisson分布的静态无线传感器网络强K-栅栏覆盖问题。将部署区域划分为a个子区域,相邻子区域之间形成一定的缓冲区域,在每个子区域利用偏离角蚁群算法构建多重栅栏。最后通过调度算法延长栅栏生存时间。仿真实验结果验证了算法的收敛速度快且栅栏生存时间长等特点。     

一种有向传感器网络栅栏覆盖增强算法

K-栅栏覆盖是有向传感器网络覆盖控制的研究热点之一。提出一种基于邻居节点运动的有向强栅栏构建算法（NS-DBC）。在形成栅栏的节点集合中,按照从左到右的节点顺序,依次确定每一个节点的目标位置,前一个节点确定后一个邻居节点的目标位置,后一个节点的选取仅与前一个节点有关。后一个节点从前一个节点附近节点中选择能耗最少的节点运动到目标位置,从而构建有向强栅栏。仿真结果证明了该栅栏构建方法能够用较低能耗和较少节点构建有向栅栏。本文的研究对提升无线传感器网络的性能具有重要的理论与实际意义。     

移动传感器k栅栏覆盖研究

在随机部署的无线静态传感器网络中,为保证监控区域的栅栏覆盖而需要大量的节点,从而导致节点之间覆盖区域相互重叠,产生覆盖冗余。通过利用移动传感器节点重部署的能力,可以使用少量的节点保证监控区域的栅栏覆盖。针对1栅栏覆盖问题,提出了基于集中式再部署算法CBarrier的改进算法MCBarrier。通过将监控区域划分为若干片段区域,分别进行栅栏覆盖,并设计基于分治算法的k栅栏覆盖构建算法kMCBarrier。实验表明:MCBarrier算法与kMCBarrier算法能量高效的实现栅栏覆盖,且kMCBarrie算法具有良好的扩展性。     

基于Voronoi的无线传感器网络栅栏覆盖策略

在栅栏覆盖研究中,针对节点部署区域存在无法被监测到的穿越路径的问题,将[Voronoi]图引入栅栏覆盖,划分整个部署区域,提出了基于[Voronoi]图的无线传感器网络栅栏覆盖策略,并监测部署区域是否存在栅栏覆盖空洞,以决定节点是否通过有限移动重新部署空洞区域,实现了对栅栏部署区域的有效覆盖。仿真实验结果表明,该算法提高了对监测区域的覆盖质量,以较低能耗和较少节点构建栅栏,达到预期覆盖要求。     

基于移动无线传感器节点的栅栏覆盖研究

栅栏覆盖可用于入侵检测。研究具有有限移动能力的无线传感器节点在狭长区域中的栅栏覆盖问题。首先将狭长区域划分成网格,然后将移动节点和基准栅栏上的网格中心点构成二部图。基于二部图理论对1-栅栏覆盖问题进行数学描述,提出基于拍卖算法的1-栅栏覆盖算法(A1-BCA),并与基于匈牙利算法的栅栏覆盖算法进行性能比较。仿真结果表明A1-BCA算法在传感器节点较多时,优化性能好于匈牙利算法。     

一种低能耗的有向传感器网络强栅栏构建方法

无线传感器网络栅栏覆盖在入侵攻击、目标隔离等领域发挥着巨大的作用,然而目前基于有向传感器节点的栅栏构建和间隙修复方法都需要消耗大量的能量且构建率不高,这无疑会大幅降低栅栏生存时间、提高网络部署成本,针对上述不足,提出一种低能耗的有向传感器网络强栅栏构建方法,该方法首先搜寻节点部署后自然形成的子栅栏,然后通过旋转子栅栏到合适的位置,完成栅栏的初步构建,由于子栅栏旋转拼接后仍存在间隙,本文利用改进的匈牙利算法派遣可移动节点到栅栏的间隙处,使得以最低的移动能耗完成栅栏间隙的修复和构建。实验结果表明提出的方法较EEBR栅栏构建方法的栅栏构建率提高了5.7%,栅栏构建能耗降低了12.9%。     

一种传感器网络移动栅栏部署算法

栅栏覆盖是传感器网络研究中的热点问题,现有有关栅栏覆盖研究大多针对静态兴趣区域的栅栏覆盖,而对于实际应用中如海洋污染、森林火灾、部队行军等的栅栏覆盖应用不适用;该文主要针对动态对象研究移动传感器网络的有效栅栏覆盖;抽象了问题模型并提出了栅栏覆盖评价指标,然后结合凸优化理论提出了一种分布式的移动栅栏覆盖算法;通过3个不同场景分别测试了算法在400*600m的区域中随机部署有50个移动传感器节点对于不同动态对象构建一条封闭栅栏带所花费的时间以及栅栏带动态形成时的移动距离;测试结果算法能够快速有效实现动态区域的栅栏覆盖。     

一种基于最优匹配的低能耗栅栏修复方法

无线传感器栅栏覆盖通常被应用于室外环境,用来监测特定区域。由于传感器自身原因或外界环境影响,栅栏覆盖易被破坏,高效且低能耗的栅栏修复算法尤为重要。本文提出了一种基于最优匹配的低能耗栅栏修复方法(Low-Power Barrier Coverage Repair Method Based on Optimal Match,BCR-OM),该方法首先遍历栅栏搜索栅栏间隙;然后计算完整修复栅栏间隙时,所需要的可移动传感器节点的最小数量;随后利用传感器节点构建栅栏间隙修复路径;最后利用Hungarian算法得出节点的最佳派遣方案,将节点派遣至对应位置,完成栅栏间隙修复。通过仿真实验验证,当栅栏间隙长度为300 m时,本文方法修复栅栏消耗的能量仅为Optimal算法消耗能量的57%,且栅栏修复率比Optimal算法高出近8%,减少能耗的同时有效提高了栅栏修复率。     

一种基于目标圆的有向强栅栏构建算法

K-栅栏覆盖是有向传感器网络覆盖控制的研究热点之一。提出一种基于目标圆的分布式有向强栅栏构建方法（DBCTC）。首次构建了节点目标圆和能耗比2个模型。以节点感知区域内横坐标最大的点为圆心,以感知半径为半径的圆就是目标圆。节点的运动能耗和栅栏增益的比值就是能耗比。前一个节点根据目标圆模型选择后一个节点的最佳目标位置。从附近移动节点中选择能耗比最少的移动节点构建有向强栅栏。仿真结果证明,该栅栏构建方法比其他算法降低60%左右的能耗。     

一种WSN栅栏间隙修复优化方法

无线传感器网络栅栏覆盖对目标穿越保护区域时进行有效监测,如果栅栏出现间隙可能会使监测失效,因而需要及时修复。现有的栅栏间隙修复方法存在可移动节点的总移动距离长导致代价高的问题。本文提出一种WSN栅栏间隙修复优化方法,将实际节点拓扑图转化为可移动节点数量需求拓扑图,利用KSP算法计算修复栅栏间隙需要的最少可移动节点数量,采用匈牙利算法派遣可移动节点,并对修复路径进行优化,使可移动节点修复栅栏间隙的移动距离总和最短。仿真实验结果表明该方法能够花费较小代价完成栅栏间隙的修复工作。     

一种高效的有向栅栏修补算法

栅栏覆盖是有向传感器网络覆盖控制的研究热点之一,但有向栅栏空洞问题仍是一个研究空白.分析栅栏空洞的几何性质,根据栅栏空洞的虚拟圆和外接圆,创建转动修补区域模型(RRR);提出一种基于转动修补区域的栅栏修补方法(EBarR),利用转动修补区域,确定移动节点修补目标位置和目标感知方向,分布式选择能耗最小节点修补栅栏空洞,延长网络寿命.仿真结果证明,EBarR修补算法可以节能高效地修补有向栅栏空洞.本文的研究对提升无线传感器网络的性能具有重要的理论与实际意义.     

基于节点重部署的水下传感器网络三维栅栏覆盖

水下传感器网络是近年的研究热点,如何高效实现三维栅栏覆盖,仍是一个开放的课题.把三维栅栏覆盖转化为二维区域覆盖空洞修补,针对栅栏平面上的覆盖空洞,设计穿过空洞质心的垂直修补线段.提出了基于节点重部署的能量高效的三维栅栏构建算法(Bmon),针对栅栏平面上的覆盖空洞,选择移动能耗最小的节点移动到空洞的垂直修补线段上,修补覆盖空洞,实现三维栅栏覆盖.仿真结果验证了该算法的有效性.该研究对三维覆盖研究有一定的理论和借鉴意义.     

基于集合最大流算法的WSN栅栏修复方法研究

无线传感器网络栅栏覆盖在入侵检测方面发挥着重要作用,如何修复栅栏间隙是该领域重点研究问题之一。栅栏将监测区域划分为二部分,任何入侵目标从一个区域穿越到另外一个区域都会被栅栏中至少一个传感器节点监测到。栅栏中的节点由于某些原因过早死亡导致栅栏出现间隙,监测目标可以通过间隙而不被栅栏监测到。提出一种利用移动节点修复栅栏间隙的方法,该方法采用基于集合的最大流算法计算出能修复间隙的数量并且具有较高的效率,然后利用移动节点修复栅栏,修复过程中,移动节点的总移动距离最短。最后仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于重叠感知比的强栅栏覆盖构建算法

研究了有向传感器网络中强栅栏覆盖问题。分析如何高效地利用可移动传感器填充栅栏间隙并与固定传感器形成强栅栏。引入重叠感知比OSR（Overlap-Sense Ratio）概念,基于OSR对随机部署后形成的强连通簇内节点进行调节。采用有向栅栏图DBG（Directional Barrier Graph）对栅栏覆盖问题建模,将可移动传感器填充栅栏间隙问题转化为二部图赋权匹配问题。提出基于重叠感知比的强栅栏覆盖构建OSR-SBC（Strong Barrier Construction algorithm based on OSR）算法。仿真实验验证了OSR-SBC算法的高效性。