无线传感器网络覆盖优化算法的仿真研究

关于优化网络生命周期,研究无线传感器覆盖问题,针对无线传感器网络节点存在严重冗余问题,影响网络覆盖优化机制,导致传统算法网络覆盖率低,能量大量消耗,网络生存时间短等难题.为了提高无线传感器网络的覆盖率,有效延长网络生存时间,提出一种基于蚁群算法的无线传感网络覆盖优化机制.首先把网络监测区域划离散化成若干个网格点,将网络有效覆盖率和节点最小利用率作为优化目标,建立一个组合优化数学模型,然后利用蚁群算法对优化模型进行求解,从而得到最优网络覆盖率.仿真结果表明,不仅很好地降低了节点的冗余,减少了网络的能量消耗,而且有效地提高了网络的覆盖率,从而达到了延长网络的生存周期的目的.     

无线传感器网络基于树的能量有效路由协议*

摘要：能量有效性是无线传感器网络需要考虑的一个重要问题。针对无线传感器网的能量有效路由问题,提出了基于树的能量有效路由协议（TEERP）,TEERP同时考虑了路径的能量消耗最小化以及网络的能量均衡性能。该协议具有能量有效性以及简单性的优点。利用NS2,对其进行了性能仿真。     

无线传感器网络覆盖控制问题

无线传感器网络具有广泛的应用背景,目前已经发展成为一个重要的计算平台。但是,由于无线传感器网络自身的特点,使其也面临许多问题,如何有效地进行覆盖控制,在保证网络覆盖质量的前提下,减少能量消耗,延长网络寿命是其中最重要的问题之一。本文主要讨论无线传感器网络的覆盖控制的问题。     

无线传感器网络中基于网络覆盖的节点睡眠调度机制

在无线传感器网络中,节点睡眠-唤醒调度机制对于延长其生命周期至关重要。在现有的节点睡眠调度机制中,节点能耗是调度机制的唯一考虑目标。然而这种以节省节点能耗为目的调度机制很容易导致传感网络无法完全覆盖监测区域,导致严重后果。本文基于现有调度机制的不足,提出一种考虑到网络覆盖面的节能调度机制。这种机制既能降低网络能耗也能够兼顾到网络的监测覆盖情况。仿真结果表明该机制能在保证较高的网络覆盖面的前提下有效提高网络生命周期。     

一种概率模型无线传感器网络覆盖算法*

针对传统覆盖算法在求解覆盖度时计算量较大、算法复杂度过高,从而导致算法效率过低,提出一种基于概率模型的覆盖算法。首先该概率模型通过调度覆盖区域内的节点状态来实现对覆盖区域监测,保证了所关注目标节点被传感器节点均匀覆盖的同时又优化了网络资源;其次对不同的覆盖区域利用概率期望值及相应定理求出满足覆盖条件下最少传感器节点数。仿真实验结果表明,该算法在保证网络覆盖质量要求时能够有效地减少活跃节点的数量,延长了网络的生存时间。     

基于能量节约的无线传感器网络覆盖优化探讨

在无线传感器网络研究中,功率控制是一项重要的议题。Tian和Georganas找出被覆盖的传感器冗余节点,将传感器节点进行睡眠的调度,以延长无线传感网络的寿命。本研究以Tian和Georganas提出的方法作为研究基础,做出改进。提出了改良分散式覆盖传感器判断法。在兼顾监测范围完整性的前提下,可以达到更省电、更长网络寿命的效果。     

无线传感器网络覆盖控制算法研究

无线传感器网络(Wireless sensor network, WSN)覆盖控制通常采用基于二元感知模型的几何计算方法休眠冗余节点, 其算法在实际应用中受到局限, 不够精确. 针对此问题, 本文采用概率感知模型, 提出新的覆盖控制算法, 将提高能量利用效率作为重要指标, 采用节点轮换周期工作机制, 每个周期逐个唤醒部分节点, 组成满足网络覆盖要求的覆盖集, 实现降低能耗、均衡节点能量的目的. 概率感知模型描述网络的覆盖能力更精确, 算法不受感知模型的限制, 原理简单, 易实现, 仿真结果验证了本算法的有效性.     

基于虚拟力的异构无线传感器网络覆盖优化策略

针对异构无线传感器网络覆盖优化过程中,固定Sink节点的虚拟作用力限制移动节点的位置移动,导致覆盖盲区得不到全局修复的问题,本文结合计算几何理论,提出基于Voronoi多边形形心引力的虚拟力覆盖优化算法（CAVFA）。虚拟力算法能有效指导移动节点的散布过程,形心引力能更好地实现全局的覆盖优化。通过合理设置虚拟力的距离阈值参数和优先级,调整固定节点对移动节点的约束。仿真表明,相比传统VFA算法和CBA算法,本文提出的CAVFA算法能够更有效地提高异构网络的覆盖率,且算法收敛速度更快。     

无线传感器网络覆盖和连通问题概述

覆盖和连通是无线传感器网络中两个密切相关的基本问题,直接影响着网络性能和网络任务完成的质量。文章给出了传感器节点的感知模型,从不同角度对覆盖问题进行了分类,阐述了覆盖控制算法的评价指标,介绍了覆盖问题和连通问题的典型算法,最后对覆盖和连通问题的研究方向进行了展望。     

无线传感器网络分层路由协议研究进展

阐述和分析无线传感器网络的特点和对路由协议的要求,从无线传感器网络及其协议概述入手,以数据为中心的路由协议的两个经典算法为基础,进一步分析高效的以数据为中心路由协议的分层路由协议部分,并根据网络的拓扑结构,对主要路由协议工作原理进行了叙述,比较各协议的优缺点并阐明今后的研究方向.     

混合无线传感器网络内覆盖洞的双目标修补算法

混合无线传感器网络中的覆盖洞修补通常由网络内的移动传感器移动实现。现有文献中的算法只关注最小化所有移动传感器的移动能量消耗或最小化所有移动传感器中的最大能量消耗中的一个。为此,首先提出一种同时实现前述两个目标的离线算法,其次提出一种双目标的覆盖洞在线修补算法。双目标离线算法基于两个单目标算法的结合。双目标在线算法基于分层分离树上的在线匹配,能有效降低匹配开销。在线算法中感应区域的单元分隔摆脱了算法对覆盖洞的大小或数量预知的要求。仿真结果显示,双目标的离线算法和在线算法对覆盖洞修补中移动传感器的能量保留均具有显著效果。     

无线传感器网络中一种能量有效k度覆盖算法

覆盖率是衡量无线传感器网络性能的重要指标之一。在对目标节点进行k覆盖的过程中,会出现大量数据冗余迫使网络出现拥塞的现象,导致网络通信能力和覆盖能力降低、网络能量快速消耗等问题。为此,提出了一种能量有效[k]度覆盖算法（Energy Efficient k_degree Coverage Algorithm,EEKCA）。该算法利用节点之间的位置关系构造出覆盖网络模型,通过分析网络模型给出监测区域内节点覆盖期望值及对整个监测区域覆盖所需最少节点数量的求解过程;在能耗方面,给出了工作节点和邻居节点之间的能量转换函数比例关系,利用函数比例关系完成低能量节点的调度,进而达到全网能量平衡,优化了网络资源。最后,仿真实验结果表明,该算法不仅可以提高网络覆盖质量,还可有效抑制节点能量快速消耗,从而延长网络生存周期。     

基于距离的无线传感器网络覆盖洞修复方法

针对静态无线传感器网络中经常出现的覆盖洞问题,在基于移动节点的三角形逐个贴补算法的基础上,将已经确定位置的移动节点加入算法进行改进,并根据几何原理指导下一个移动节点移动到最佳位置。仿真结果表明:改进后的算法以更少的移动节点修复覆盖洞,并提高了覆盖度和网络性能。     

能量有效的无线传感器网络协同覆盖

在节点随机分布的无线传感器网络目标覆盖中,考虑到单个节点有时难以完成对目标的感知,利用节点的概率感知模型和漏检率的概念,提出了节点协同覆盖的思想,并建立了协同覆盖模型;详细分析并推导了协同覆盖感知概率、节点数目和节点参与协同覆盖的最低感知概率之间的关系;在协同覆盖模型的基础上,考虑节点能量消耗的因素,设计了优化网络使用寿命的协同覆盖算法ECTC;仿真结果表明,该算法在改善网络感知概率的同时,延长了网络的使用寿命。     

基于激素调节的传感器网络覆盖算法*

人体内环境的平衡是由各种激素的相互作用来协同调节和控制的,根据抽象出的激素作用机理,提出了一种基于激素调节的传感器网络覆盖算法(HCA),该算法是完全分布式的,节能的传感器网络覆盖算法,算法中节点状态(sleep或active)的选择通过激素来调节和控制,即通过给邻居节点发送激活荷尔蒙或抑制荷尔蒙来刺激或抑制邻居节点成为active状态。仿真实验表明,与DELIC和UC算法相比,该算法既能有效地保证区域覆盖,又可以使得active状态的节点尽可能少。     

阴影衰落环境下无线传感网络完全覆盖的研究

信号传播过程中因障碍物阻挡产生的阴影衰落对无线传感器网络的覆盖产生较大的影响。针对无线传感器网络的完全覆盖问题,基于自由空间环境下的规则部署方式,推导出在衰落阴影环境下,完全覆盖网络监测区域所需的最少节点数目的精确公式,并求出相邻工作节点间的距离,得出最少工作节点数目与阴影衰落强度及节点探测半径之间的关系。仿真结果表明了公式的有效性。     

自适应半径调整的无线传感器网络覆盖算法

针对随机分布的无线传感器网络中节点分布不均匀造成的覆盖冗余,以及同时存在的覆盖空洞,提出了一种自适应半径调整无线传感器网络覆盖算法,通过阈值判断监测区域内传感器节点密度,根据监测区域内传感器节点疏密程度,利用节点半径步长系数对监测区域内节点半径进行自适应调整,建立无线传感器节点发射功率与节点发射半径的模型,计算无线传感器发射功率,通过实验和仿真,表明上述方法能够保证网络覆盖率的基础上减少无线传感器网络总功耗,提高网络寿命.     

一种混合无线传感器网络内覆盖洞修补的分布式启发算法

首先对最小化最大移动开销移动传感器分布式算法设计进行了分析, 并指出在分布式条件下难以对此类算法中的输出分派移动传感器的最大开销进行限制, 随后提出了一种分布式启发算法。该算法将移动传感器和覆盖洞视为节点, 在节点和节点的邻居间通过有限数量消息实现匹配。仿真结果显示, 算法可实现最高达到85%的覆盖洞修补率以及较低的移动传感器最大移动开销, 使其更能适用于实际无线传感器网络环境。     

无线传感器网络动态覆盖的CVT算法

覆盖控制是无线传感器网络中的基本问题之一,动态覆盖问题又在很多领域有其独到的应用价值。为了更好地实现动态覆盖,基于集中式Voronoi网格细分（ CVT）理论,结合Lloyd算法,提出了一种无线传感器网络动态覆盖算法,通过调整目标覆盖区域几何边界,协同调度无线传感器网络节点,从而实现目标区域无线传感器网络动态覆盖。在仿真中,进行了正方形、正方形—圆形障碍静态边界区域覆盖实验和正方形—长方形目标区域、正方形—十字形目标区域、正方形—H形目标区域动态边界覆盖实验,验证了控制算法的有效性,并对不同目标覆盖区域形状、节点数量、覆盖程度、覆盖效率进行了分析。