一种ZigBee无线传感器网络拓扑发现算法

ZigBee无线传感器网络(WSN)不同于有线网络,由于无法直接观察到其网络结构和设备部署情况,因此不利于对ZigBee WSN进行管理和控制。为解决该问题,提出一种针对ZigBee WSN的拓扑发现算法(ZigBeeTopo),确定网络中的活跃节点以及节点之间的相互关系,设计WSN拓扑管理模块,实现ZigBee网络拓扑的可视化。测试结果表明,该算法能正确发现多种WSN拓扑。     

基于自组织图算法的水下传感器网络优化部署研究

水下传感器网络部署是开展水下传感器网络相关应用的基础,良好的传感器节点部署方案可以有效提高目标的监测质量;针对水环境中随机事件的突发性和不确定的特点,提出了基于自组织图算法的水下传感器网络优化部署方案;首先,随机部署传感器节点,预设随机事件呈L型不均匀分布,当随机事件发生在传感器覆盖漏洞处时,采用自组织图算法确定传感器节点需要移动到的目标位置;仿真结果表明,基于自组织图算法的水下传感器网络优化部署方案可以显著提高对随机事件的覆盖率,实现对水环境的有效监测。     

水下移动无线传感器网络拓扑愈合与优化

为解决水下移动无线传感器网络(MUWSNs)存在的拓扑失效问题,考虑水流对MUWSNs网络拓扑的影响,提出一种水下移动无线传感器网络拓扑愈合算法。采用鱼群算法部署AUVs节点,建立系统的失效感知机制、消息传递机制和移动愈合方案,并在此基础上进一步设计鱼群启发的MUWSNs拓扑优化方案。通过两组仿真实验分别验证了方案的可行性和算法的有效性。实验结果显示,拓扑愈合方案可确保网络对监测事件的覆盖度维持在90%左右,且拓扑优化方案能够进一步提高网络覆盖度。     

基于冗余节点选择模型的水下传感器网络拓扑修复

现有水下传感器网络的拓扑修复算法大多只是完成网络连通性修复,未考虑节点能耗过快造成网络寿命缩短的问题。为此,提出一种基于冗余节点选择模型的拓扑修复算法。该算法在网络部署完成后利用分布式的方法选择关键节点并对其进行监控。当节点失效时,使用冗余节点选择模型选择冗余节点,通过移动冗余节点对失效节点进行修复,同时对冗余节点采取睡眠唤醒策略以延长网络寿命。实验结果表明,与区域移动修复算法相比,该算法在节点移动总距离、网络寿命、失效节点首次出现时间、投递率等方面性能均有所提高。     

三维水下移动传感网多目标有向路径覆盖增强研究

水下传感网中实现多个移动目标的协同追踪任是一个技术难题,针对这个问题论文提出了一种分布式的多目标有向路径覆盖增强算法。在实际的三维水下传感网中,水下传感器节点会随着水流运动而移动,被追踪的目标具有自主行动能力。假设移动规律遵从Meandering Current Mobility模型,多个运动目标沿着基于概率的Random Walk移动模型轨迹运动。在论文提出的算法中,覆盖运动路径的传感器节点通过两跳邻居节点范围内的水下传感器节点协同决策来实现最大化路径覆盖,通过调整水下传感器节点自身的有向覆盖方向达到多目标轨迹路径有向覆盖率平均值最大,并使多目标轨迹路径有向覆盖率标准方差尽量小。最后论文通过MATLAB软件仿真来验证分布式覆盖增强算法的有效性,能够显著提高多个移动目标的路径覆盖率。     

基于运动预测与动态通信能量调整的移动WSN路由选择算法

针对移动无线传感器网络中,大量节点随机运动导致的网络拓扑结构复杂且拓扑变化频繁而引发的通信效率低、网络寿命下降等问题,在分析WSN节点通信模型的基础上,得到不同节点间存在优化能量转发节点的限定条件,确定了节点间本地通信转发的触发范围,提出了一种用于移动WSN的基于节点运动判断的路由选择算法NMEBRP,算法通过对邻居节...     

考虑水流影响的水下传感器网络移动算法研究*

随着世界各国海洋开发和海洋军事的飞速发展,水下传感器网络成为一个新的研究热点,其中失效补偿和高效节能是水下传感器网络研究的重要问题。水声通信的特点使得移动节点在水下传感器网络中得到较为广泛的使用,以其作为失效补偿和提高覆盖效率的有效手段。为了减小移动节点的能耗,改进了现有的移动部署方案,提出一种新的水下传感节点移动算法,在移动路径规划时充分利用水流和重力、浮力的影响来减少节点的移动能量。数值计算和仿真结果表明,本算法有效节省了移动节点的能量消耗,验证了其有效性和正确性。     

基于动态分簇的移动目标追踪方法

针对无线传感器网络（WSN）中目标追踪的准确性低、网络能耗过高和网络生命周期短等问题,提出基于动态分簇的移动目标追踪技术。首先,构建了双层环状动态分簇的拓扑模型（TRDC）,并提出了动态分簇的更新算法;其次,在质心定位算法基础上,考虑到节点的能量,提出了基于功率级别的质心定位（CLPL）算法;最后,为了进一步减小网络的能耗,改进CLPL算法,提出了随机性定位算法。在仿真实验中,与静态簇相比,网络周期延长了22.73%;与非环状簇相比,丢失率降低了40.79%;而追踪准确性与基于接受信号强度值（RSSI）算法相差不大。所提的追踪技术能够有效保证追踪准确度,同时降低网络能耗,减小目标丢失率。     

三维水下监视传感器网络的拓扑生成算法

当前大多数传感器网络研究假设传感器节点在二维平面部署,然而许多水下传感器网络应用要求节点在三维空间分布。针对三维水下监视应用,提出一种新颖的分布式传感器网络拓扑生成算法（ETG）。基于格理论,ETG算法将节点的移动控制与活动设备的调度相结合。初始时刻监视设备密集部署在二维海平面上,ETG算法根据局部信息选择活动设备,并通过控制其传感器节点在垂直方向的移动,形成一个三维水下网络。仿真实验表明,ETG算法能够以较小的平均节点移动距离覆盖较大的空间,从而有效减少网络建立阶段的能量开销。     

基于布谷鸟搜索的混合传感器网络覆盖优化策略

静态传感器网络与移动传感器网络分别存在网络覆盖率较低和部署成本高的问题。为此,在混合传感器网络基础上,提出一种基于布谷鸟搜索(CS)的覆盖优化策略。将混合传感器节点随机部署在目标区域,利用CS算法初步确定移动传感器节点的候选目标位置,通过位置优化方案得到移动传感器节点的最佳目标位置以完成覆盖优化。仿真结果表明,与遗传算法和粒子群优化算法相比,该优化策略能够有效缩短平均移动距离,减少移动节点数量,提高目标区域覆盖率。     

面向5G网络的WSN网络节点安全部署算法

在部署无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSN）网络节点的过程中,由于缺乏对节点位置的寻优分析,导致节点的覆盖效果和分布效果不理想,为此提出面向5G网络的WSN网络节点安全部署算法。首先,结合目标覆盖区域的三维空间特征,以集合的形式对无线传感器节点进行表征,并采用概率感知的方式计算节点感知状态,构建WSN节点覆盖模型;其次,引入花朵授粉算法,采用局部授粉的方式设置初始无线传感器节点的位置,以WSN节点覆盖模型输出结果最大化为目标函数开展全局授粉,实现对无线传感器节点位置的更新寻优;最后,通过设置缩放步长因子与迭代次数之间的线性关系,实现对寻优精度的控制。测试结果表明,设计算法的节点覆盖率稳定在91.02%以上,均匀度稳定在16.15以上,均处于较高水平。     

无线传感网络中基于误差椭圆的自适应节点 选择目标跟踪算法

追踪精度与传感器节点能耗是无线传感网络WSN(Wireless Sensor Network)中主要考虑的两个性能指标,现有的许多目标追踪算法在提高追踪精度、降低传感器节点能耗的同时缺乏对传感器节点位置与数目的考虑.因此,提出一种基于误差椭圆的自适应节点选择目标追踪算法,以误差椭圆为基准计算目标最可能出现的区域,然后根据误差判决调整区域内所需激活的传感器节点数量,完成对目标的跟踪.仿真结果表明,该算法可以在保证追踪精度的同时有效降低激活传感器节点数量.     

面向移动目标追踪的无线传感器网络QoS指标体系设计

无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)中服务质量(Quality of Service,QoS)的控制目的在于缩减受限资源的开销,它能够最大程度地提高网络的整体性能,延长网络寿命.针对WSN的QoS设计与评价体系因其庞杂的应用场景而难以统一.文中面向移动目标追踪这类特定的应用场合,讨论WSN的QoS指标体系设计.在WSN框架内,现有的面向移动目标追踪的研究更多的是把关注和改进的焦点放在定位和预测的精度上,忽视了由追踪任务本质属性决定的多项必然QoS要求之间的耦合与权衡,单一、片面强调精度的QoS分析对于复杂动态的网络系统来说是欠全面的.文中将基于WSN的移动目标追踪事件按照信息流顺序及数据处理特点,划分成4个任务模块:节点部署、节点选择、数据传输和分布式协作处理算法,并在综合3项QoS指标(即精度、时延、网络生存寿命)的总框架下,依次对各个任务模块中的映射QoS分指标及其支撑架构和现有协议进行阐述,并由此提出基于反馈和跨层设计的QoS保障机制.     

活动受限三维水下传感器网络节点定位算法

针对水下传感器网络的部署方式,设计活动受限三维水下传感器网络节点定位算法(localization foractive-restricted UWSN,简称LAR).LAR 利用水下节点活动受限的特点辅助定位,通过分层定位的实施方式得到部署区域内全部节点的位置,并根据水下传感器网络中的节点移动规律,设计动态环境下的补偿机制.LAR 过程简单、易于实现,仿真结果表明其定位误差明显小于现有算法.     

无线传感器网络覆盖优化仿真研究

研究无线传感器覆盖(WSN)优化问题,由于网络传感器节点分布不均匀,又存在冗余等问题。传统WSN高密度部署方法,节点分布极不均匀,节点覆盖区域之间的重复率高,节点浪费严重,导致网络覆盖率低、成本高。为了提高无线传感器网络的覆盖率,提出一种混沌粒子群优化算法(CPSO)的WSN覆盖优化算法。首先以提高网络覆盖率为优化目标,建立WSN覆盖优化数学模型,然后通过粒子间协作进行求解,并对粒子群混沌扰动,保持粒子多样性,从而得到最优网络覆盖。仿真结果表明,相对于其它覆盖优化算法,CPSO能够以较少传感器节点获得较高网络覆盖率,提高了网络通信效率,降低网络成本。     

一种面向移动监控型网络的分簇路由协议

传统的无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)中节点是基本保持静止的,使网络中的节点具有移动性可以改善WSN功能;针对移动监控型无线传感器网络中拓扑结构改变频繁,传统的路由协议不能适用的问题,提出了一种基于分簇的移动性路由协议(mobile cluster routing protocol,MCR);该协议包含一个分布式分簇算法(distributed cluster algorithm,DCB),此算法充分考虑了节点移动性和剩余能量,通信复杂度比较低,分簇效率很高;同时,针对节点移动,协议中提出了一种注册机制,通过这种机制可以实现在移动过程中的信息交互;实验表明,MCR协议能够有效提高在移动环境下的网络性能。     

无线传感器网络拓扑识别算法

获取无线传感器网络(WSN)的拓扑信息对于网络规划和管理具有重要意义。针对采用数据融合机制的无线传感器网络(WSN),证明了以某一节点的父节点的数据成功传输为条件时,该节点丢包的条件概率最小;以上述结论为基础,提出了一种新的WSN拓扑识别算法,仅以端到端的测量信息作为依据,可以在不增加网络负载、无需中间节点协作的情况下,获得准确的拓扑结构。NS-2仿真结果表明了该算法的有效性。     

基于网格划分和虚拟力的水下传感器网络部署策略

针对三维水下传感器网络存在的节点部署稀疏、水下节点昂贵、网络部署成本高、三维环境复杂等问题,提出了一种基于网格划分和虚拟力的网络部署策略。该策略研究了三维空间多面体填充问题,将水平面划分为一定大小的网格,对水面上的节点运行虚拟力算法,使节点均匀扩散开,落在同一网格的节点通过控制浮标与节点间的缆绳长度控制节点在垂直方向的移动,形成三维水下传感器网络。仿真实验结果表明,该策略能够以更小的节点数目达到更高的三维空间网络覆盖效率,从而有效地减少网络的部署成本。     

基于可控节点的水声传感器网络控制系统

针对优化通信协议无法解决的水声传感器网络可靠性和可持续性问题,设计一种具有自主移动能力的水下可控节点,并在该可控节点的基础上设计一种水声传感器网络控制系统。该系统以拓扑控制服务器为中心,从网络部署控制、汇总数据监控和网络拓扑控制三个方面实现对网络稳定性和可持续性的维护。     

概率模型下异构传感器网络部署算法的研究

目前采用虚拟力方法解决传感器节点部署问题的算法均基于同构传感器网络,面向异构传感器网络的部署需求,提出扩展的虚拟力算法.该算法采用概率感知模型,部署时根据感知半径的悬殊采用静态部署与动态部署相结合的策略,根据节点感知半径差异度决定最佳距离的取值,节点移动时采用接替移动法.仿真结果表明该算法能够根据应用需要将异构传感器节点合理地部署于目标区域内,同时能有效地均衡网络节点的能耗,延长网络的生存时间.