基于WSN特点对DV-HOP算法改进的研究

为了提高无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)中与距离无关的定位算法的定位性能,通过对DV-Hop算法的分析研究,结合计算机模拟随机分布节点位置的概率统计方法,提出一种改进的DV-HOP-M算法,该算法实现了在已知3个信标节点的情况下,对整个网络节点位置进行粗略的估计。仿真结果表明:提出的算法较之原有的DV-HOP算法,提高了基于无距离WSN定位的精确度。     

用于大规模无线传感器网络突发事件监测的路由策略

针对大规模无线传感器网络(Wireless sensor network:WSN)突发事件监测的应用问题,提出了一种基于事件驱动成簇和时延梯度路径树的路由策略。该策略在簇头选举时综合考虑了节点剩余能量、距离Sink节点的跳数、与邻居节点的连通性以及父节点数目等因素以节省和均衡网络能耗,并通过时延梯度路径树和多路径选择实现数据的及时和可靠传输。仿真结果表明:该策略能够提高无线传感器网络的能量效率,使网络生命周期比LEACH(Low-energy adaptive clustering hierarchy)算法和AEEC(Adaptive and energy efficient clus-tering algorithm)算法分别提高2倍和1.4倍,比ARPEES(Adaptive routing protocal withenergy efficiency and event clustering for wireless sensor networks)算法延长了15%。     

基于Voronoi图的无线传感器网络定位算法优化

无线传感器网络是由具备传感、计算和通信能力的传感器节点组成的多跳自组织网络。定位技术是无线传感器网络的关键技术之一,大多数定位算法都以测距技术为基础。提出了一种基于距离优化的Voronoi图定位算法VB-DR。该算法利用Cayley-Menger行列式的几何应用对节点之间的距离关系进行限制,得到关于测距误差的约束方程并用以优化距离信息。仿真表明,VB-DR算法可以较好地修正测距误差,并解决经典的基于Voronoi图定位算法中存在的定位失败问题。     

基于改进粒子群优化的井下WMSN覆盖增强算法

针对煤矿井下无线多媒体传感器网络(WMSN)覆盖问题,提出了一种基于改进粒子群优化的覆盖增强算法.结合煤矿巷道场景特点,构建了井下无线多媒体传感器网络多用感知模型.为提高网络覆盖率,采用带压缩因子的粒子群优化算法确定传感器节点的感知方向,同时引入模拟退火操作,克服了粒子群优化后期陷入局部最优造成网络覆盖率收敛于次优值的缺点,显著提高了网络的覆盖增强效果.算法通过寻优速度控制及概率突跳机制,在保证搜索精度的同时提高全局搜索能力,提升网络覆盖率的优化效果.仿真结果表明:基于改进粒子群优化的覆盖增强算法可有效消除感知重叠区和盲区,实现高效的覆盖增强,相比于其他典型井下WMSN覆盖增强算法具有更好的覆盖增强效果.     

基于无证书公钥体制的层簇式WSN密钥管理方案

在详细叙述无线传感器网络( wireless sensor network, WSN)密钥管理方案性能衡量指标的基础上,采用层簇式结构,结合无证书公钥算法,提出一种安全的密钥管理方案,通过与其他密钥管理方案的网络联通性、安全性、计算量与存储性能等指标的对比分析,证实了该方案的有效性。     

无线传感器网络节点定位算法

针对无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)系统中节点的定位算法问题,提出了基于差分的DV-Hop定位算法,信标节点将测算的位置测定误差作为校正值向四周区域广播,未知节点接收到信标节点的校正信息后,据此修正自身的相对位置测算值,以减少节点定位误差,提高定位算法的精度。仿真测试表明,该算法与普通的DV-Hop算法相比,在定位误差与通信距离的比值等性能指标上得到了明显改善。     

混合传感器网络在WSN栅栏覆盖的优化研究

在混合无线传感器网络覆盖研究中,移动传感器节点的再定位是栅栏覆盖中的一项重要研究.针对无移动能力的固定节点无法形成有效的栅栏覆盖网络、添加移动节点方法复杂、栅栏长度过长等缺点,为提高修复栅栏覆盖漏洞效率,提出一种由混合无线传感器网络部署的栅栏覆盖.首先通过固定节点形成的Voronoi图判断栅栏的覆盖漏洞,再利用改进的蚁群算法控制移动节点,根据delaunay三角网最短边的搜索策略进行部署,从而形成完整的1-栅栏覆盖.matlab软件仿真分析结果表明:在Delaunay-ACO(D-ACO)算法指导下,实现了移动传感器节点部署过程更简便,优化了混合传感器网络的1-栅栏覆盖策略,能够有效侦测入侵目标,获得更好的栅栏覆盖效果.     

水下无线传感器网络能力分析与评估方法

水下无线传感器网络(underwater wireless sensor network,UWSN)综合能力受到传感器能量消耗、探测半径以及网络拓扑等复杂因素影响,为了应对UWSN综合能力评估的挑战性难题,分析了UWSN综合能力与影响参数之间的关系。将UWSN综合能力划分为覆盖能力、连通能力、耐久能力和快速反应能力4个方面,将影响参数划分为约束参数、设备参数和组网参数,提出了覆盖能力、连通能力、耐久能力和快速反应能力的度量模型及UWSN综合能力评估过程模型,实现通过优化调整组网参数,使网络在不同任务和环境下具有优越的整体性能通过仿真平台和仿真试验,结果表明提出模型能较客观计算UWSN的综合能力。     

基于Delaunay图的人工蜂群算法在WSN覆盖策略中的优化研究

传统的人工蜂群算法在应用于无线传感器网络覆盖时,虽然可以提高网络覆盖率,但是其后期收敛速度慢和早熟收敛等缺点,大量的消耗时间和能量,也无法确保网络覆盖质量.为提高混合无线传感器网络的覆盖效率,提出一种基于Delaunay图的人工蜂群算法控制移动节点的部署策略.通过固定节点形成的Delaunay图先找出覆盖漏洞,估算覆盖漏洞面积并计算出移动节点即引领蜂的数量和初始位置,通过评价覆盖漏洞面积的大小确定侦查蜂的局部搜索空间.通过对不同算法的仿真结果分析表明:D-ABC提高了网络覆盖率,进行了混合无线传感器网络覆盖策略的优化.     

一种基于voronoi图的WMSNs监测路径算法

针对无线多媒体传感器网络在最差覆盖情况下的路径监测能力,通过Voronoi图与图形搜索算法的结合来实现监测路径的搜索。深入探讨了目标在传感器临界密度下最小覆盖路径的择选情况,从而找到网络的薄弱环节,并针对薄弱环节提出网络覆盖增强策略。算法无须复杂计算,容易实现,仿真实验结果验证了算法的可行性和适用性。     

基于互信息的无线传感器网络节点故障自诊断

故障自诊断和故障监控能提高WSN的可维护性和可靠性, 延长WSN节点的使用寿命。该文提出一种无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)节点故障自诊断的新方法。首先,可从粗糙集理论中基于互信息的属性约简算法获得故障诊断决策的约简,进而建立一套以属性匹配为核心思想的WSN节点故障自诊断技术,对WSN节点的各个模块分别进行具体的故障诊断和定位。仿真实验表明,该方法在WSN节点中实现故障自诊断时,通信代价小,能耗低,诊断的误判率低。     

带状传感器网络节点分布式自部署算法DSDA-VC设计

带状传感器网络的发展源于无线传感器网络的发展,从广义上来说是一类特殊形态的传感器网络,在许多重要领域均具有极其广泛的应用需求和前景.针对带状网区域内节点的有效覆盖问题,对节点的覆盖进行了定量的数学建模分析,设计了基于Voronoi细胞单元的节点分布式自部署算法DSDA-VC.该算法可以有效提高带状网节点的部署覆盖度,经仿真验证,对于较高密度覆盖的带状网络,覆盖率可提高10%以上.基于该研究成果,完成了在某山区的带状网的设计和实际测试验证工作.     

三维无线多媒体传感器网络全目标覆盖算法

针对现有感知模型无法有效描述无线多媒体传感器真实感知能力的缺陷,提出一种新的三维有向感知模型。在此基础上,针对目标覆盖问题,为降低算法复杂度,设计了一种基于仰俯角优化和偏向角优化的两阶段目标覆盖算法。对于仰俯角和偏向角优化部分,利用差分进化算法进行求解,以达到利用少量传感器节点实现监测目标被全部覆盖的效果。仿真实验表明:对比随机部署方法,本文方法所需的传感器数目大幅下降。     

一种WSN中的能耗优化动态路由算法

根据无线传感器网络中因节点有效传输半径对路由选择的制约,提出基于最小生成树(MST)的改进分簇多跳路由算法,改善因路由选择对网络能耗的影响．该算法利用Voronoi图的泊松过程特性优化簇首节点数,并结合MST动态调整簇内外节点的路由发现实现网络能耗优化．仿真结果表明,该算法在开销容忍的前提下,网络负载均衡,并与相同仿真条件下基于LEACH的分层多跳算法相比,更有效地延长了网络寿命,且降低了计算复杂度．     

粮库PWSN部署中NP-Hard问题的研究

以无线传感器网络在粮库中的应用为例,将传感器节点部署中出现未覆盖区域问题归属为NP-Hard 问题.结合近似算法、Bidding协议、Voronoi diagrams等方法,对粮库PwsN部署中的NP-Hard问题进行了较深入的研究,对解决粮库无线传感器网络的覆盖问题提出了新思路.     

Energy-efficient low-latency virtual cluster synchronization algorithm based on SMAC protocol in wireless sensor networks

The MAC protocol design for wireless sensor networks has been researched and developed for decades. SMAC protocol is a famous energy-efficient MAC protocol. Based on SMAC protocol, we find that the boundary nodes in the cluster-shaped synchronization structure bring energy consumption seriously, and provide a virtual cluster aggregation (VCA) algorithm. Because the bounder node follows multiple schedules in one cycle, it may deplete earlier and cause segmentation in wireless sensor networks. The algorithm reduces energy consumption of boundary nodes and extends the lifetime of entire sensor network by merging different virtual clusters, but increases the data transmission delay. Because the sensor nodes have the fixed duty cycle, the larger the coverage area of network is, the greater the data transmission delay increases. We propose the dynamic duty cycle (DDC) algorithm to solve this effect. When the network load and data transmission delay increase, the DDC algorithm exponentially changes the duty cycle of the node to reduce latency. The simulation results show that the performance of SMAC with the VCA and DDC algorithm obtains improvement significantly.     

一种改进的无线传感器网络三维K覆盖控制方法

针对三维无线传感器网络最坏情况覆盖问题,提出一种基于概率和网络最坏情况覆盖的三维传感器网络节点K覆盖方法,该方法先对三维待监测区域以网格划分,然后将前K(K为覆盖度)个传感器节点放置在网格点后,分别求取这K个节点的最大突破路径,在路径的公共点上依次放置传感器节点,直到每个网格点以预设的概率达到K覆盖为止.该方法能够减少网络资源.仿真表明,该方法与原基于概率的K覆盖方法比较,能用较少的节点满足相同的覆盖度.     

面向服务质量的WSN节能调度算法

为合理使用有限的无线传感器网络(wirless sensor network,WSN)能量资源,为用户提供有保证的网络服务应用,采用通过节点调度来合理组织网络中节点的工作状态,并且按照满足一定实时性的可靠性路由算法传输数据的方式,提出了一种面向服务质量的WSN节能调度算法,算法分为节点状态调度和基于服务质量(quality of service,Qo S)的路由协议两部分,并且对其进行仿真。仿真结果证明,算法在数据传输的实时性和可靠性方面性能优越,可扩展性好,并且节约了能量,延长了网络生存周期。     

Ultra-Low Power 1 Volt Small Size 2.4 GHz CMOS RF Transceiver Design for Wireless Sensor Node

Ultra-low power transceiver design is proposed for wireless sensor node used in the wireless sensor network (WSN). Typically, each sensor node contains a transceiver so it is required that both hardware and software designs of WSN node must take care of energy consumption during all modes of operation including active/sleep modes so that the operational life of each node can be increased in order to increase the lifetime of network. The current declared size of the wireless sensor node is of millimeter order, excluding the power source and crystal oscillator. We have proposed a new 2.4 GHz transceiver that has five blocks namely XO, PLL, PA, LNA and IF. The proposed transceiver incorporates less number of low-drop outs (LDOs) regulators. The size of the transceiver is reduced by decreasing the area of beneficiary components up to 0.41 mm² of core area in such a way that some functions are optimally distributed among other components. The proposed design is smaller in size and consumes less power, <1 mW, compared to other transceivers. The operating voltage has also been reduced to 1 V. This transceiver is most efficient and will be fruitful for the wireless networks as it has been designed by considering modern requirements.     

动态Voronoi图的算法实现

文中讨论了一种动态生成Voronoi图的构造算法。该算法以Delaunay三角网和相应的Voronoi图的对偶关系为基础,利用3个额外生长点,动态实现Delaunay三角网,然后根据优化后的三角网生成最终的Voronoi图。