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.     

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。     

一种高效强K—栅栏覆盖构建算法

K－栅栏覆盖是无线传感器网络覆盖控制的研究热点之一。本文构建了强栅栏覆盖模型,提出了分区强K－栅栏覆盖构建算法PMNSB,用最少的节点形成强栅栏。首先把监控区域分成多个子区域,通过匈牙利算法选用移动距离之和最少的网格集合为基准1－栅栏覆盖,缺少移动节点的子区域,选择附近区域的剩余移动节点修补形成1－栅栏覆盖。水平相邻的两个子区域之间构建竖直栅栏,这些1－栅栏合起来构成强K－栅栏覆盖。仿真结果证明了该方法的有效性,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。     

一种新型的分布式弱栅栏构建与移动算法

在传感器网络栅栏覆盖的研究中,针对如何减少移动节点带来的损耗,本论文提出了一种全新的分布式弱栅栏覆盖算法(Kuhn Select-box Distribute Exponential-smoothing,KSDE)。算法将弱栅栏覆盖中的栅栏模型化成若干个槽位相连接的方式,引入图论学中的库恩匹配(Kuhn.Munkras,KM)方法,完成槽位和节点集合之间的最小路径匹配,选出参与匹配的节点,进行弱栅栏的构建。为了进一步优化栅栏的闭合性,通过仿真调整分区的规模,找到最佳的分区方案。通过大量实验分析,KSDE可以在保证一定闭合性的前提下,大幅减少节点的平均移动距离。     

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.     

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。     

有限移动WSNs栅栏覆盖算法

在目标区域中寻找最优栅栏网格的最小移动距离和是一个NP问题,为此提出近似算法。将狭长的目标区域分解成规则子区域,在每个区域实现CBMS算法,为避免漏洞出现,在相邻的区域和右边界生成隔离栅栏。仿真结果表明,该算法能够有效提高目标穿越时的感应能力,且中节点的平均移动距离不随目标区域长度和k值的变化而变化;与C算法所有节点移动的距离和比较,能够有效改善传感器网络的覆盖性能,延长WSN寿命。     

一种分区的全向传感器栅栏覆盖构建算法

栅栏覆盖是传感器网络覆盖控制的研究热点之一.提出一种全向传感器栅栏分区构建算法(FCOIS).算法中节点采取全向传感器感知模型,依照节点初始分布状态划分子区域,使每个子区域内节点个数尽量相等,并根据每个子区域内节点的分布情况确定栅栏的形成区间.在每个子区域内,依照从左至右的顺序构建栅栏,当各子区域的栅栏构建完毕后,采用贪婪算法对相邻子区域间栅栏的空隙进行填充.仿真结果证明该算法能够以较低的总能耗、平均能耗构建栅栏,显著节省了节点的使用数量与通信开销.     

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。     

基于蜂窝结构的改进混合无线传感器网络覆盖优化算法

基于蜂窝结构的混合无线传感器网络（HWSN）覆盖优化算法HWSNBCS存在移动节点平均移动距离较大的问题,为此,提出一种改进的HWSN覆盖优化算法IHWSNBCS。寻找移动传感器节点初始位置与通过HWSNBCS算法得出的候选目标位置之间的最优匹配,将移动节点移动距离之和最小化问题转化为二分图最优匹配问题,利用带权二分图匹配算法KM寻找该匹配问题的最优解,从而得到移动节点最终的目标位置,并实现对HWSNBCS算法移动节点平均移动距离的进一步优化。实验结果表明,IHWSNBCS算法在取得与HWSNBCS算法相同网络覆盖率的前提下,移动节点的平均移动距离减少幅度达到38.87%~43.28%,单个移动节点的最大移动距离减少幅度达到22.65%~66.58%,降低了系统因重新部署移动传感器节点所产生的能耗以及单个传感器节点因能量耗尽而失效的概率,从而延长了网络生命周期,同时,IHWSNBCS的ΔCov-Dist性能指标为HWSNBCS算法的1.64~1.76倍,表明移动节点移动相同距离时IHWSNBCS算法的网络覆盖率提升更大。     

基于KOD能量特征的群体异常行为识别

在群体异常行为识别过程中, 针对传统特征易受目标遮挡影响导致其对群体行为的弱描述性问题, 提出一种基于KOD（kinetic orientation distance）能量特征的群体异常行为识别方法。该能量特征忽略群体中相互遮挡的个体的局部特征, 从群体行为整体上分别根据群体的运动剧烈程度、群体运动方向一致性和群体中个体的相对位置定义并提取群体动能、方向势能和距离势能构成群体行为高层KOD能量特征, 以此描述群体的运动状态变化, 最后通过构建隐马尔可夫模型实现群体异常行为检测及类型识别。在PETS和UMN公共数据集上进行实验并与传统光流特征进行对比, 实验结果表明, 使用KOD能量特征能够有效地检测出群体异常行为并识别出其类型, 且能够达到92%的准确率。     

WSN关键区域覆盖启发式优化算法

针对无线传感器网络关键区域覆盖NP完全问题,提出一种关键区域覆盖启发式优化(CACHO)算法。该算法基于单位圆通信模型对关键区域覆盖问题进行描述,为关键区域格点与一般区域格点分配不同权值,以创建感知区域图和终端集合,形成具有最少数量的关键区域覆盖格点集合。与现有覆盖算法NPCC的比较结果表明,CACHO算法放置的传感器数量较少,能完全覆盖关键区域。     

基于组合加权分簇的三维无线传感器网络覆盖控制方法*

节点部署是无线传感器网络的一个基本问题。针对传感器节点的能量有限,如何在有限的能量下,实现对目标区域的覆盖最大化,本文提出了一种能量有效的三维传感器网络覆盖控制算法,根据节点的可用能量,与邻节点的平均距离以及连通度的组合加权值来确定簇首节点,并通过仿真实验验证了该方法的能量有效性,研究结果表明,基于组合加权分簇的覆盖控制方法在保证一定的覆盖率以及连通性的前提下,降低了节点能耗,均衡了网络能量,延长了传感器网络的生存时间。     

WSN的极坐标最小能耗覆盖空洞修复算法

针对混合无线传感器网络中的覆盖空洞问题,提出了一种基于极坐标的空洞修复算法。首先,通过计算静态节点感知圆交叉点的位置确定空洞边界点,连接空洞边界点构造空洞多边形;其次,按照极坐标方法计算每个空洞多边形中的虚拟修复节点位置;最后,建立虚拟修复节点与移动节点之间的距离数据表,将表中移动节点移动到与之匹配的虚拟节点位置上,完成空洞修复。仿真结果表明,该算法能够有效判定并修复网络中的覆盖空洞,相比同类算法,所需移动修复节点数量较少,移动节点平均移动距离较短,在提高网络覆盖质量的同时延长了网络的生存周期。     

基于无线传感器网络节点信任度的三维覆盖算法*

针对无线传感器网络中节点的安全性及覆盖问题,提出基于节点信任度的三维覆盖算法(Three Dimensional Coverage Algorithm Based on Node Trust,简称NTA3D),该算法依据虚拟力、网格划分及节点信任度的思想,引入吸引源联合信任度。将待监测区域划分成网格,并在每个网格中心部署吸引源。吸引源可以根据网格中的活跃节点计算该网格的联合信任度,并根据联合信任度调度节点,调度结束后工作节点根据其所受合力的大小和方向重新部署。通过实验仿真,证明了本文算法能够在保证安全性的前提下有效地提高覆盖率,降低网络能耗。     

基于鱼群算法的智能机器人全覆盖路径规划

为保证机器人的行驶轨迹可以全方位地的覆盖地图的全部坐标点,并降低路径重复率,基于鱼群算法设计智能机器人全覆盖路径规划方法。建立智能机器人死区脱困模型,计算栅格地图模型中的目标活性值,获取整体栅格数量,描述地图中栅格状态,得到脱困时的行驶角度差。基于鱼群算法设计全路径覆盖判定方法,描述不同目标鱼个体之间的距离,在三重移动目标坐标系下,获取元素坐标向量,建立每个目标点的求解代价和,计算下一个目标点行驶的最小距离。设计机器人全覆盖路径规划算法,判断当前位置是否为死区,获取路径规划的全局最优解,实现智能机器人的全覆盖路径规划。利用Matlab仿真软件完成智能机器人全覆盖路径规划实验。结果表明,在简单环境下,该路径规划方法覆盖率为100%,重复率为5.23%,路径长度为15.36m；在复杂环境下,该路径规划方法的覆盖率为100%,重复率则为10.24%,路径长度为20.34m。由此证明,该方法具有较好地规划效果较好。     

WSN中基于虚拟力的移动覆盖算法

以往移动覆盖算法的主流思想通常为：根据特定算法移动部署好传感节点后,转为静态无线传感器网络进行工作,即网络只在节点部署阶段处于移动状态。针对稀疏无线传感器网络按此思想覆盖率极低,并且通常网络也只需对目标区域实现动态覆盖的问题,提出了基于虚拟力的移动覆盖算法。算法采用虚拟力思想部署节点,划分出节点工作区,并依据等周定理规划出移动轨道,以最小化节点移动距离,并减少重叠覆盖面积,降低感知能耗。仿真实验结果表明,该算法实现了对目标区域的高覆盖率,并有效提高了网络的能量利用率,具有较强实用性。