非连通无线传感器网络的最少传感器节点部署

传感器节点的部署包括连通网络和非连通网络2种情况. 为了最小化网络部署开销,对非连通网络的传感器节点部署问题进行了研究,建立了整数线性规划模型,并证明该问题为NP complete问题. 为找到该问题的近似最优解,通过理论分析确定了传感器节点的候选部署区域,提出了一种启发式的传感器节点贪婪部署算法,迭代地将传感器节点部署到覆盖目标点数最多的候选部署区域,直到覆盖所有目标点. 通过仿真实验将所提出的贪婪部署算法和现有的遗传算法以及问题模型的最优解进行了比较,验证了算法的有效性.     

基于粗糙k-均值的分布式聚类算法

针对传统k-均值聚类算法中每个属性聚类作用相同而导致的聚类效果不佳,以及不适宜在传感器网络中使用等问题,在传感器网络中采用粗糙k-均值算法对数据进行分布式聚类,可减少网络负载和传感器节点能量的消耗.实验结果证明:该算法在聚类速度、聚类正确率、网络传输通信量等方面均优于传统k-均值算法.     

抗分割的移动传感器网络自部署算法

为了解决稀疏网络环境下传统虚拟力算法在部署节点过程中出现的网络分割、覆盖漏洞以及
无法对检测区域进行重点监测的问题,提出了抗分割的移动传感器网络自部署算法. 通过构
建节点间的虚拟斥力、节点的运动方程以及监测空间中的虚拟引力场,使网络具备了重点覆
盖、自修复、抗分割能力. 模拟实验表明,该部署方法进一步增强了移动传感器网络的覆盖
性能.     

即时通信网络中路由节点覆盖控制优化方法

目前即时通信网络在覆盖路由节点时,出现即时通信网络中路由节点连通性不佳,导致网络中路由节点运行能量消耗过快,为此提出即时通信网络中路由节点覆盖控制优化方法。分析路由节点在传播数据过程中,产生的损耗,确定路由节点的位置;将网络平均划分区域,均匀部署锚节点,计算路由节点之间的最优距离,在即时通信网络中覆盖路由节点;计算路由节点的覆盖率和连通性,确定路由节点覆盖面积,优化路由节点覆盖控制。实验结果显示,在同一参数下,检测路由节点的活跃节点数量和网络中剩余能量时,此次研究的路由节点覆盖控制优化方法,路由节点的活跃数量多,网络中路由节点运行能量足以支撑网络运行,且还具有残存能量。     

无线传感器网络能量优化策略综述

无线传感器网络有机融合计算机网络、通信网络和物理感知网络,实现物理世界与信息世界的信息交互和动态控制,被认为是引领经济发展和社会进步的创新型技术.在无线传感器网络中,传感器节点由能量有限的电池供电,而大部分节点部署在复杂的环境中,更换电池或者给电池充电是不现实的.为了合理有效利用有限的能量以延长无线传感器网络的生命周期,实现能量的高效利用是无线传感器网络应用的主要目标.从无线传感器网络的单个节点和整个网络两个方面论述了目前国内外有关能量优化策略研究,并分析了目前国内外具有代表性的降低能耗的协议及算法.     

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.     

一种基于节点优化部署的k度覆盖算法

针对无线传感器网络在覆盖过程出现的空洞以及能量快速消耗等情况,本文提出了一种基于节点优化部署的k度覆盖算法。该算法首先建立传感器节点与目标节点之间的关联属性,通过关联属性确定覆盖集合;其次通过概率相关知识给出了最少传感器节点数量的求解方法;最后,通过仿真实验与其他算法进行对比,验证本文算法的有效性和稳定性。     

稳定高效节能且邻近相关的网络拓扑协议

现有的无线传感器网络拓扑协议未全面考虑节点位置、休眠、剩余能量的影响,且依赖于GPS等基础设施获得节点绝对位置,导致网络成本高,能量有效性不足。该文在DEAC协议的基础上,提出了一种分布、稳定、高效节能和利用邻近相关信息数据融合及节点休眠策略的无线传感器网络拓扑控制协议(SEENRT)。该协议利用剩余能量信息,平均各节点能耗负担;利用邻近相关信息和节点休眠,降低覆盖冗余,减少网络能耗。试验结果表明SEENRT协议和LEACH、HEED和DEAC协议相比,能有效地降低网络能耗、平均节点的负担及延长网络的生存时间。     

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.     

适于无线可充电传感网络的节点优化部署

针对现有无线可充电传感网络的节点优化部署方法中存在的收信能量估计模型未考虑实际商用天线的定向辐射特征、优化目标未考虑节点部署方式对定位精度和覆盖程度的影响、节点部署方法寻优精度有待进一步提升等问题,研究适于无线可充电传感网络的新型节点优化部署方法。以精确估计收信能量为目标,提出基于双偶极子天线的收信能量估计模型;提出传感节点失活时间、普通节点定位精度、普通节点覆盖程度的评价方法,完成优化目标函数的构建;提出融合信息正迁移机制的多任务进化算法,求解优化目标函数,通过优化部署传感节点的位置实现节点失活时间最小化、定位精度最大化、覆盖程度最大化。仿真结果显示:当普通节点数为36时,相比于传统单任务进化算法,本文算法的节点失活时间降低了32%,定位精度提高了23.5%,节点覆盖程度提高了12%。     

无线传感器网络中一种基于覆盖的环簇路由算法

提出了一种基于覆盖的环簇路由算法CRAC。该算法利用Sink节点以广播环域坐标的方式将网络分为若干环域,并根据应用需求的服务质量计算各环域的覆盖划分以确定轮换簇,各轮换簇交替休眠以降低网络能耗。网络各环域根据能耗均衡方程确定其是否为发送环,将采集的数据并行传送到传输路径后汇聚至发送环,再由LEADER节点发送至Sink节点。仿真实验结果表明,该算法大幅度降低了网络的通信时延和能耗,延长了网络的生存时间,使节点能量均衡下降。     

无线传感网络的元胞自动机自组织算法研究

针对无线传感器网络的自组织特性,该文基于源自生物学的元胞自动机理论,提出一种改进的分布式自适应无线传感器网络元胞自动机自组织算法。该算法将无线传感网络中的传感节点映射成元胞自动机中的元胞,基于所设计的转换规则,各个传感节点根据其邻居节点的活跃或休眠状态来控制自身状态的转换。仿真结果表明,在传感器节点分布较为密集的情况下,改进算法在保证网络拓扑连通性和覆盖性的前提下,减少了系统的能量消耗。     

一种基于树的能量高效传感器网络调度算法

针对无线传感器网络中能量紧缺的情况提出一种基于树的能量高效调度(TREES)算法。该算法构造以sink为根的骨干树保证信息采集节点和sink的连通性。位于骨干树的节点处于通信模式,其它节点根据应用要求处于探测或休眠模式,按需激活通信模块。在NS-2平台上对TREES算法仿真,结果表明:TREES在保证信息采集的完整性和传输可靠性的基础上,能够降低能耗,有效延长网络寿命。     

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.     

无线传感器网络PEGASIS协议的研究

为建立一个高效节能的路由环境,在分析PEGASIS（power—efficientgatheringinsensorinformationsystem）的基础上,对PEGASIS算法进行了改进。将整个传感器区域划分为等宽的子区间,由每个区间内距离Sink最近的节点建立主链,然后在每个区域内建立链树,再由主链节点轮流担任根节点与Sink通信,以减少通信开销。模拟实验表明,算法在生存时间、能耗均衡等方面的性能较PEGASIS有明显提高。     

一种新的大规模无线传感器网络安全引导模式

针对目前无线传感器网络中的安全引导技术的缺乏和不足,提出了一种新的无线传感器网络的安全引导模式.该模式充分利用了目前无线传感器网络部署中提出的分簇算法,并结合随机密钥预分布模型的优点.在合理利用传感器网络有限资源的情况下,减少了无线传感器网络中单个节点的密钥环长度,节约了节点资源,延长了网络生命周期.文中论述了该模式的构架,引导过程,并对该模式进行了仿真分析.     

大规模WSN协同检测的节点临界密度

以移动目标的协同检测概率为网络覆盖的评价指标，提出了一种面向移动目标协同检测的大规模无线传感器网络（WSN）在二维平面上随机撒播节点归一化密度和检测概率三角形分析模型（TAM），采用归一化和二项式随机分布分析方法,得到了协同节点数为3、目标归一化路径长度小于1时最坏情况的节点归一化临界密度（NNCDT）上限；并分析了节点归一化密度对网络协同检测性能的影响。根据仿真结果分析了目标移动速度和传感器的检测时间和判决门限对NNCDT影响规律，结果表明TAM的NNCDT可以较为准确地被协同检测概率和归一化路径长度所确定，可为节点实际部署提供参考。     

具有能量补给的无线传感器网络能量感知路由算法

为适应新能源条件下无线传感器网络的能量补给特点,根据节点自身能量起伏变化和能量补给的速率等特点,提出了一种考虑能量补给因素的无线传感器网络能量感知路由算法——PHEA.PHEA将传感器节点从周围环境中获取能量的因素考虑进路由算法中,并使用信息融合D-S证据理论算法选择下一跳节点,使得能量消耗能够平均分配到整个网络中.仿真结果表明,算法改善了能量补给因素条件下无线传感器网络中的能量消耗的均衡特性,延长了网络的生命周期,与经典能量感知路由算法EA相比,PHEA的性能高50%左右。     

无线传感器网络一维区域随机覆盖研究

研究了一维区域上的无线传感器网络覆盖问题,首先提出了一维区域上的传感器节点随机覆盖模型并给出了节点覆盖概率计算公式;其次研究了一维区域上的传感器节点发射半径的确定方法,理论证明了传感器节点发射半径应大于或等于2倍感知半径;最后讨论了一维区域覆盖数计算方法.仿真实验表明节点感知半径是影响节点覆盖率和覆盖数的主要参数.论文的研究结果可作为一维区域上传感器网络设计的技术参考.     

基于无线传感器网络的分散目标跟踪：实际测试平台的开发应用（英文）

In the real world, centralized tracking in a largescale wireless sensor network (WSN) may not be feasible due to the possible failure of fusion centre and the large communication delay in forwarding measurement data to the fusion centre. Distributed target tracking techniques can be employed by tasking sensor nodes near to the target to perform sensing, target state estimation and selection of future tasking sensor nodes. In this paper, the development and implementation of a prototype ultrasonic WSN testbed to demonstrate distributed target tracking using the Extended Kalman Filter (EKF) algorithm is described. In the testbed, a mobile robot is used to simulate the moving target, and static／mobile sensor nodes are deployed to detect and track the target. The sensor nodes and robots are equipped with sonar and MICAZ to receive and process instructions. Experimental evaluation of a number of sensor scheduling schemes are reported which shows the superior tracking performance of our distributed competition based sensor scheduling scheme.