基于和声搜索算法的无线传感器网络多重连通覆盖

连通与覆盖是传感器网络的重要问题,对传感器网络的服务质量有重要影响。对给定候选位置中选择最少数量的位置放置传感器节点来保证监测目标的多重覆盖和传感器节点之间的多重连通问题进行研究,提出一种基于改进和声搜索算法的节点部署策略。算法以放置节点的数量、监测目标的多重覆盖和节点的多重连通为优化目标,在和声搜索算法中一方面加入学习自动机增强算法参数的自适应性,另一方面通过对算法求解过程中优秀解的再利用,增强了算法的优化效率。为了对比算法性能,提出了一种基于贪婪算法的节点部署策略。仿真结果显示,提出的改进和声搜索算法优于提出的贪婪算法和原始和声搜索算法,证明了算法的有效性。     

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。     

动态视觉传感器网络中的节点目标覆盖机制

动态视觉传感器网络是一个新的研究课题,节点目标覆盖是其中的一个基本问题,它反映了网络的监测性能.对于动态视觉传感器网络的有向感知模型,节点目标覆盖问题需要考虑如何调整节点的位置和方向实现利用最少节点最大化网络覆盖能力.针对这一问题,提出一种改进的遗传算法寻找最优位置和方向,通过对传统遗传算法的交叉过程进行改进,加强了算法局部搜索能力.仿真结果表明:算法能有效地收敛到最优解,利用最少的节点数实现网络覆盖最大化,提高了网络性能.     

复杂环境下一种多移动节点的WSN三维覆盖算法

依据现实环境中对于复杂的山丘、沟壑等空间立体目标进行监测的需要,提出一种多移动节点的无线传感器网络三维覆盖算法。通过在三维空间中选取目标监测点,采用基于误警率的节点感知模型感知目标监测点,计算目标监测点的三维联合探测概率进行覆盖空洞分析,找出移动节点最优移动路径,调整移动节点移动位置实现对目标监测点的全覆盖,解决三维环境中恶劣复杂情况下的监测问题。仿真结果表明,该算法可有效探测覆盖空洞,并能够利用移动节点对其进行修复,在满足目标监测节点全覆盖的同时使移动节点的移动距离最优,降低网络能耗。     

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。     

有向异构无线传感器网络节点覆盖率优化算法

针对有向异构节点部署存在覆盖漏洞多、局部部署不均匀等问题,提出一种有向异构传感器网络目标路径覆盖的精确部署算法（DHPSA）。自主部署过程分为两个阶段：首先,节点在邻居节点的虚拟作用力和指定路径虚拟引力的合力作用下实时选择最优路线部署到目标路径;然后,节点在邻居节点的组合虚拟力作用下通过自主旋转和自主移动实现位置的微调,继而实现对目标路径的精确覆盖。通过仿真实验对比分析,所提算法比基于虚拟力的精确部署算法（VFPSA）在覆盖率方面提高约4.4%、重叠率方面下降约3.4%,移动距离方面减少约2.1%及部署时间减少约4.3%。仿真实验结果表明该部署算法更能有效地增大覆盖率,减小重叠率,降低能耗。     

一种无线传感器网络覆盖度确定算法

覆盖度能充分反映传感器节点对目标监视区域的覆盖情况,是无线传感器网络QOS标准之一.在实际应用中无线传感器网络节点通常是高密度随机放置的,如何确定覆盖度是提高网络性能和生存期需要解决的关键问题.通过引入节点"覆盖模板"的概念,提出一种覆盖模板扫描 (Coverage Template Scan,CTS)确定传感器节点在目标区域的覆盖度.CTS算法充分考虑可变节点感知半径以及节点覆盖圆边界效应的影响,能更好地满足实际应用需求.仿真表明,CTS算法的性能在时间复杂性上明显优于已有的传统贪婪算法.     

改进QGA在WSNs节点部署中的应用

对含有障碍区域的无线传感器网络（WSNs）节点部署问题进行研究。建立节点探测模型和网络覆盖率评价方法,基于概率传感器模型提出一种部署方式,即对障碍区域进行随机布撒节点,确定区域采用量子遗传算法（QGA）寻找最优节点部署位置,实现对同构WSNs节点构成的目标区域的高效覆盖。仿真结果与GA,QGA相比：改进QGA有效提高了算法整体的搜索能力和收敛速度。     

基于和声搜索算法的无线传感器网络容错部署方法

针对在给定的具有不同部署代价的位置集合中、在保证监测目标被传感器节点多重覆盖以及部署传感器节点多重连通的条件下,对节点部署优化问题进行研究,提出了一种改进的和声搜索算法。利用学习自动机与环境的交互特性增强算法参数的自适应性,增强算法的优化性能。仿真结果表明:相比于原始的和声搜索算法和提出的贪婪算法,在保证节点多重连通和目标被多重覆盖的条件下,改进算法部署代价最小,证明了改进算法的有效性。     

一种有向网络目标概率覆盖增强算法

目标覆盖是有向传感器网络覆盖控制的研究热点之一,但如何实现概率目标覆盖是当前迫切需要解决的问题,本文根据联合感知理论?实现目标的概率覆盖,提出了基于概率覆盖圆的目标覆盖增强算法(TarpC),构造目标的概率覆盖圆,选择最优节点调整感知方向,完成目标概率覆盖。仿真结果证明了该栅栏构建方法具有较高的覆盖率和部署效率,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。     

面向管道系统的无线传感器网络三维节点部署算法

管道系统是事关国民经济发展的基础设施,而节点的三维部署问题是基于无线传感器网络的管道监控系统的基础性技术问题.首先把三维管道结构映射为XY和XZ 2个二维平面结构,分别对其进行传感器节点部署优化分析.然后在此基础上,设计了面向管道系统的三维传感器节点的部署算法.最后对算法进行了覆盖性能、连通性能以及能耗性能的评价,结果表明,该算法能有效解决管道系统节点三维部署问题,为超长油气管道、城市自来水管网及污水管网监测提供理论指导和实践依据.     

一种无线传感器网络目标的最优覆盖算法

无线传感器网络点状目标覆盖的算法中,集合分割算法虽简单,但效率低且仅适用于每个传感器节点能量都相等的网络模型.为此,我们对集合分割算法进行改进,提出一种启发式贪心最优覆盖算法.该算法适用于节点能量正态分布的网络模型,采用了关键目标优先覆盖策略和节点能效最大化策略,延长了网络覆盖生命期,提高了算法的效率.实验表明新算法网络生命期延长80%以上,有更好的适应性和稳定性.     

基于网格扫描的实现目标点覆盖的确定性传感器节点部署方法

提出了一种确定性目标点覆盖算法,把目标点所在区域划分为若干正方形网格,从中选择最适合的网格作为下一个节点的放置位置;同时本文引入了概率感知模型,把节点能感知到目标点的最小感知概率值作为整体覆盖水平的评价指标,把节点能感知到目标点的个数及对它们的最小感知概率值作为网格的评价标准。该方法能使用最少的节点实现目标点覆盖并达到要求的总体覆盖水平,且能计算出较优的节点部署位置;对网格边长和感知概率下限的不同取值分别进行仿真实验。实验结果表明,网格边长越小,节点部署位置越精确;感知概率下限取值越大,总体覆盖性能越好,需要的节点越多。     

一种混合异构传感网的覆盖洞修补算法

传感网感知节点部署的随机性以及节点能耗殆尽、损坏退出等问题使网络中存在覆盖洞, 利用移动节点来修补覆盖空洞是当前较为可行的方法. 假定网络在静态节点和移动节点处混合, 并且在节点感知半径异构的情况下,研究如何通过移动节点重定位来修复感知覆盖洞, 同时兼顾移动距离或能耗最小以及修复后的感知覆盖率最大化来优化感知覆盖性能. 针对移动节点覆盖洞修补规划的NP-hard 问题, 结合遗传算法, 提出一种覆盖洞修补算法来求解最优解. 仿真实验结果表明, 所提出的算法相比于同类算法能够更有效地修补漏洞并兼顾节点能耗以及感知覆盖率.

     

基于安全连接的 WSN 节点优化部署

针对目前无线传感器网络节点覆盖优化方案中,无线传感器网络节点位置移动会破坏节点间的共享密钥的问题,采用了一种基于泰森多边形形心引力和存在共享密钥节点间的安全连接虚拟力的无线传感器网络部署方案.该方案以提高节点覆盖率为优化目标,引入安全连接虚拟力,以保证节点的安全连接;采用改进泰森多边形形心引力的虚拟力方案,能够有效指导节点散布过程和实现全局优化.通过仿真实验表明,本文方案能够提高节点的覆盖率,并且能够的减小存在共享密钥的安全连接的破坏.     

视频传感器网络中基于移动目标轨迹预测的K级覆盖增强算法

从视频传感器节点的有向感知模型出发,深入研究了移动目标K级覆盖问题。首先扩展了可旋转的视频传感器节点有向感知模型,分析了监控区域内移动目标可能的行为,定义了最小旋转角度的移动目标K级覆盖问题并给出了对应的数学描述。然后设计了一种目标轨迹点预测方法,提出了基于预测的分布式贪心K级覆盖算法。最后引入了优化的覆盖质量评价指标,通过一系列仿真实验验证了算法的有效性。     

A novel gossip-based sensing coverage algorithm for dense wireless sensor networks

Wireless sensor networks (WSNs) have been widely studied and usefully employed in many applications such as monitoring environments and embedded systems. WSNs consist of many nodes spread randomly over a wide area; therefore, the sensing regions of different nodes may overlap partially. This is called the “sensing coverage problem”. In this paper, we define a maximum sensing coverage region (MSCR) problem and present a novel gossip-based sensing-coverage-aware algorithm to solve the problem. In the algorithm, sensor nodes gossip with their neighbors about their sensing coverage region. In this way, nodes decide locally to forward packets (as an active node) or to disregard packets (as a sleeping or redundant node). Being sensing-coverage-aware, the redundant node can cut back on its activities whenever its sensing region is k-covered by enough neighbors. With the distributed and low-overhead traffic benefits of gossip, we spread energy consumption to different sensor nodes, achieve maximum sensing coverage with minimal energy consumption in each individual sensor node, and prolong the whole network lifetime. We apply our algorithm to improve LEACH, a clustering routing protocol for WSNs, and develop a simulation to evaluate the performance of the algorithm.     

无线传感器网络的任意覆盖率节点配置

研究了任意覆盖率下的无线传感器网络分布式节点自动配置问题. 首先, 针对正六边形拓扑架构下的网络覆盖, 给出了节点密集分布条件下的覆盖率与相邻工作节点间距的解析关系, 从而得到了理想条件下部分覆盖的最优节点配置. 考虑到实际系统中有限的节点密度和节点的随机分布, 进一步提出了一种可以在此条件下实现任意覆盖率的部分覆盖协同优化算法(Optimized collaborative partial coverage, OCPC). OCPC通过节点间的动态协同唤醒最接近于理想配置的工作节点并使其他节点睡眠以节省能量. 以尽可能少的工作节点达到网络的覆盖和连通需求并降低网络的能耗, 进而达到网络的感知任务和能量消耗的有效折衷. 仿真表明, OCPC可以有效地实现任意期望覆盖率下的网络配置并保持网络连通, 同时, 与经典覆盖算法PEAS (Probing environment and adaptive sleeping)和OGDC (Optimal geographic density control)相比, 在网络的节能方面也具有明显的优越性.     

三维传感器网络部署、覆盖和连接问题研究

针对三维传感器网络中节点最优部署问题进行研究.通过分析常用规则多面体（如立方体和截顶八面体等）在三维空间的填充特点,提出了网络节点按规则多面体部署时,单位节点最大有效体积的计算方法;同时利用该方法得到了网络区域保持充分覆盖且邻节点相连接时所需的最少节点数;最后通过仿真比较了不同规则多面体的部署性能,进而给出了在各种rc/rs（rc为通信范围,rs为感测范围）情况下的最优部署模式,提高了网络节点的部署效率.