RGA-D：一种无线传感器网络覆盖优化方法

研究了无线传感器网络覆盖优化问题,针对传感器节点随机部署、分布不均,传统覆盖优化算法一般只考虑网络部署后单次优化的问题,提出基于节点冗余和覆盖集冗余的计算方法,用网络的局部特征表征全局特征,改进了网络覆盖模型。并在此基础上提出RGA-D算法,利用遗传算法计算覆盖集,同时考虑节点和覆盖集冗余度,对网络整个生存期进行全局优化。仿真实验表明,RGA-D算法能在活跃节点数和网络覆盖率之间达到平衡,解决了网络生存期后期容易出现覆盖盲区的问题。     

基于协同感知的传感器网络调度算法

在保证网络覆盖质量的前提下,节约网络能量是构建无线传感器网络的技术保证。为解决上述问题,提出在随机部署方式下,采用联合感知模型且无需地理位置信息的冗余节点判断模型,设计了一个选取较少工作节点保证网络覆盖质量的分布式协同调度算法(DCSA),力求选取出的工作节点位置分布均匀并且网络整体能耗分布均衡。仿真结果表明:DCSA能够提供应用期望的覆盖质量,并且显著减少了工作节点的数目,降低了网络能量消耗,延长了网络寿命。     

WSN中基于网格的覆盖控制与群优化研究

覆盖问题是无线传感器网络部署研究的核心内容.指出了无线传感器网络覆盖控制问题的研究重心,并重点探讨了基于网格模型的无线传感器网络覆盖控制与群首优化问题.通过对覆盖概率分析,给出特定环境下监测区域的覆盖概率、群首个数和覆盖损失率之间的定量关系;分析不同参数对网络覆盖问题的影响,用以指导传感器网络的节点部署.最后,利用模拟仿真试验来评定结论.     

WSN中能量有效的分层协作覆盖模型

针对传统网络覆盖模型仅以区域覆盖率作为评价标准,而未考察不同覆盖模型下节点能量有效性问题,在协作覆盖模型的基础上,提出了能量有效的分层协作覆盖模型EEHCCM(energy efficient hierarchical collaboration coverage model),并应用蚁群优化算法进行求解.该模型通过对目标区域进行分层,并优化各个层内的节点数目来实现节点能量的能耗均衡.提出了基于分层协作覆盖模型的启发式因子和全覆盖条件下节点数量的上下限的计算方法.通过Matlab仿真实验,其结果表明,应用EEHCCM模型实现目标区域节点的部署,在同等覆盖能力下,网络的生存时间可以得到较大的提升,与传统的覆盖算法相比,更适用于实际的节点部署.     

高效节能的无线传感器网络覆盖保持协议

分析了实际环境中随机部署传感器网络的感知特性,给出了节点感知半径服从正态分布的无须地理位置信息的节点冗余度计算模型,以及保证网络覆盖质量所需要的最少工作节点数的计算模型.在此模型的基础上,提出了高效节能的无线传感器网络覆盖保持协议(energy efficient coverage conserving protocol,简称EECCP),实现了均衡节点能量消耗的分布式协作调度.该协议保留最少的工作节点以保证要求的覆盖质量,从而达到节约网络能量的目的.仿真实验结果表明,EECCP不仅能够保证要求的覆盖质量,而且能够减少网络能量消耗,有效地延长了网络的有效寿命.     

基于CVT模型的无线传感器网络覆盖优化

针对目前无线传感器网络(WSNs)节点随机部署时覆盖率低的不足,提出了一种质心化的Voronoi图(CVT)模型和圆覆盖结合的方法用于网络覆盖的优化方法.将网络覆盖优化问题简化,转化为每个WSNs节点各自覆盖对应Voronoi多边形区域的优化问题,降低了问题的复杂性,不仅使得WSNs的节点部署和区域划分更加合理,同时使得网络覆盖范围更佳.实验结果表明:模型能够有效提高WSNs的覆盖率,提供了更优的网络通信服务.     

可存盲区的井下无线传感器网络节点部署研究

在分析现有无线传感器网络节点部署方案和覆盖模型的基础上,针对完全覆盖存在难度大、成本高、节点存在冗余等缺点,提出了一种可存盲区的井下无线传感器网络覆盖模型和节点部署方案,并给出了该方案在井下的具体应用。可存盲区的井下无线传感器网络节点部署方案可根据监测对象的具体情况调节盲区度,从而实现盲区大小的设置。分析结果表明,对于相同的节点数量,该方案比完全覆盖时的覆盖面积大;对于同等面积的监测区域,该方案比完全覆盖时所需的传感器节点数量少,不仅节约了系统成本,还在一定程度上改善了节点冗余度问题。     

基于差分算法的异构无线传感器网络多重覆盖节点调度方案

针对部署区域中存在多个不同覆盖质量需求的目标,本文提出一种基于多重覆盖算法的异构节点调度机制。该算法在满足区域覆盖要求和重点区域监测目标多重覆盖的要求,及节点能量的约束条件下,以网络的有效覆盖率最大和工作节点数目最少为目标,借助改进的差分算法来对节点状态进行优化达到提高网络覆盖性能和降低网络能耗的目的。仿真结果显示,本文的算法在满足热点目标监测要求的前提下,最大限度地兼顾网络的区域覆盖质量,减少了网络的能耗;较之随机调度算法,本文算法在覆盖率和网络能耗方面优于后者。     

基于Voronoi图的无线传感网络覆盖盲区检测方法

传感网络的空洞暴露程度较少,在检测网络覆盖情况时更容易出现误差,影响盲区的检测效果。为此,提出基于Voronoi图的无线传感网络覆盖盲区检测方法。根据节点分布关系推测无线传感网络覆盖情况,在Voronoi图的指导下排除已覆盖区域,获取具备检测条件的未覆盖无线传感网络空洞。计算网络空洞的暴露程度和节点能量,作为特征样本输入粒子群分离器中,根据分类器的输出结果,实现无线传感网络覆盖盲区检测。仿真结果表明,所提方法不同覆盖盲区数量下的检测时长低于0.2 s、不同节点数量下的检测能耗低于20 J、不同空洞圆心距下的覆盖盲区差异度最高为0.24,证明所提方法具有较好的无线传感网络覆盖盲区检测效果。     

基于粒子群优化算法的水质传感器优化部署研究

针对不同污染程度的水域提出重点监测区域的集中性覆盖监测问题.在重点监测区域的传感器网络部署之前,对于监测水域大面积覆盖监测问题采用一种基于加权因子调整的粒子群优化(PSO)算法,对比了不同粒子群数目对网络覆盖能力的影响.仿真结果表明:PSO算法保证在最大覆盖率的条件下,实现传感器网络节点快速自适应均匀部署,运算速度快且能够避免局部最优;网络覆盖能力先随粒子群数目的增加而增大,当粒子群个数达到20后,网络覆盖能力随之减小;网络实现最大范围均匀部署之后,能较好地保障重点水域的集中性覆盖监测,从而保障真实客观的水质监测数据.     

分布式WSN联合概率覆盖节点调度算法

利用概率覆盖探测模型,提出了一种分布式的基于联合概率覆盖的节点调度算法。节点在本地通过与其一跳邻节点的信息交互,获取本地节点所在区域的所有覆盖匹配集,根据邻节点的工作状态判断本地所在区域被概率覆盖情况;最后,节点将根据判断结果调度本地节点进入工作状态或休眠状态。仿真结果表明,该算法执行效率高于CCP和DPCP算法,能够在保证网络概率覆盖前提下,关闭大量冗余节点,保证网络工作节点数目稳定,延长了网络寿命。     

基于模糊粒子群算法的有向传感器网络路径覆盖策略*

建立有向传感器节点模糊感知模型,利用模糊数据融合规则减少网络不确定区域.对于有向传感器网络路径覆盖问题,提出基于模糊粒子群算法的有向传感器网络路径覆盖增强算法,将n维求解问题转化为一维求解问题,以提高单个传感器节点净覆盖域为目的,提高网络覆盖率.仿真结果表明,对于感知方向可连续调节的有向传感器网络节点,在随机部署情况下与现有算法对比,文中算法能有效提高有向传感器网络路径覆盖率,并且具有较快的收敛速度,延长网络生存期.     

无线传感网络交叉覆盖节点路由删除仿真研究

针对无线传感网络中节点的覆盖范围较小,删除无用路由所用时间较长,导致网络覆盖率低和路由删除效率低的问题,提出无线传感网络交叉覆盖节点路由删除方法。建立节点覆盖模型,在节点覆盖模型的基础上将无线传感网络的覆盖率和连通性当做综合评价函数,构建无线传感网络交叉覆盖节点优化布局的数学模型,并采用罚函数结合无约束优化模型代替传统约束优化模型。运用自适应遗传算法求解无约束优化模型,实现无线传感网络中交叉覆盖节点的优化布局,进而删除无线传感网络中存在的无用路由。分析实验结果得出,所提方法的网络覆盖率高、路由删除效率高,说明所提方法实际应用性强。     

WSN中一种规则区域最优覆盖与连通算法研究

在满足一定覆盖条件下,使用最少传感器节点完成对区域的覆盖与连通已成为无线传感器网络研究的一个具有挑战性的核心问题之一。为此,提出了一种规则区域最优覆盖与连通算法,该算法利用双重正方形将目标节点规划到内正方形区域内,通过传感器节点与目标节点求出关联模型,对于整个覆盖区域则利用概率期望值求出满足覆盖条件的最少传感器节点数,同时给出了外正方形区域边缘节点的连通概率模型及推理过程。实验结果表明,该算法的理论值与模拟结果之间的误差小于5%,验证了该算法是有效的,降低了网络资源的配置,可以更好地评估网络覆盖和连通性能。     

基于联合节点行为策略的WSN覆盖控制算法

针对无线传感器网络在对移动目标节点覆盖过程中出现网络能量快速消耗问题，提出了一种基于联合节点行为策略的覆盖算法。根据网络模型建立传感器节点与目标节点从属关系，确定覆盖关联模型；利用概率理论求解邻居节点冗余覆盖度，确定最少传感器节点数量；给出了邻居节点覆盖期望值的求解方法；仿真实验表明，该算法与其他算法在网络覆盖率和网络生存周期两个性能指标上均提升了12.39%和15.01%，从而验证了算法的有效性。     

Coverage rate calculation in wireless sensor networks

The deployment of sensors without enough coverage can result in unreliable outputs in wireless sensor networks (WSNs). Thus sensing coverage is one of the most important quality of service factors in WSNs. A useful metric for quantifying the coverage reliability is the coverage rate that is the area covered by sensor nodes in a region of interest. The network sink can be informed about locations of all nodes and calculate the coverage rate centrally. However, this approach creates huge load on the network nodes that had to send their location information to the sink. Thus, a distributed approach is required to calculate the coverage rate. This paper is among the very first to provide a localized approach to calculate the coverage rate. We provide two coverage rate calculation (CRC) protocols, namely distributed exact coverage rate calculation (DECRC) and distributed probabilistic coverage rate calculation (DPCRC). DECRC calculates the coverage rate precisely using the idealized disk graph model. Precise calculation of the coverage rate is a unique property of DECRC compared to similar works that have used the disk graph model. In contrast, DPCRC uses a more realistic model that is probabilistic coverage model to determine an approximate coverage rate. DPCRC is in fact an extended version of DECRC that uses a set of localized techniques to make it a low cost protocol. Simulation results show significant overall performance improvement of CRC protocols compared to related works.     

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。     

WSNs能量异构节点部署与区域覆盖优化

针对无线传感器网络（WSNs）的热点区域问题所导致的节点能量异构、能量空洞等问题,对网络进行重新部署以满足区域覆盖的要求。建立WSNs能量异构节点区域覆盖优化模型,以网络覆盖率为目标函数,节点位置作为决策变量,采用差分进化算法优化该目标,同时获得各节点的最佳位置。仿真实验表明：该模型能充分调度各节点的剩余能量,对热区问题导致的能量空洞进行重新部署,该策略能够延长网络的生命周期,提高网络的可靠性。     

基于虚拟力的LoRa浮标网络覆盖优化算法

无线传感网络（WSN）节点部署问题是目前无线传感网络应用研究的关键点。针对传统网络节点部署存在收敛速度慢、全局优化性能不强、感知角度受限的问题,提出一种虚拟力导向的全向感知覆盖算法（VFOPCA）。该算法在传统虚拟力算法的基础上提出热点区域与节点间的受力模型,并采用0/1圆盘覆盖模型,对网络节点部署进一步优化。实验仿真表明,虚拟力导向的全向感知覆盖算法能快速有效地实现网络节点全局优化部署,与VFA、DACQPSO等全向感知模型算法相比,该算法覆盖程度更好、收敛速度更快、能耗程度更低。