能量负载均衡的无线传感网分组成簇协议

针对无线传感网（WSN）中分簇路由协议在簇首分布及节点能耗不均问题,提出了一种节点能量负载均衡的分组成簇算法。根据节点能量分组,并随着节点能量的减少动态调整分组个数,组内根据能量重心进行簇首选举,利用簇首轮转和簇间多跳路由进一步均衡节点能耗。仿真结果表明,该算法有效实现了负载均衡,并显著延长了网络的稳定期。     

基于博弈的大规模无线传感器网络分簇算法

合理的分簇方式能够有效延长大规模无线传感器网络(LS-WSN)的寿命,从而降低其部署使用成本。当前很多WSN分簇的研究均假设节点均匀分布,这与实际应用中的大规模WSN有所差距。该文针对节点非均匀分布的大规模WSN,提出了一种分簇算法。该算法在基于蜂窝结构虚拟网格的位置分簇之后,引入博弈理论设计分簇调整流程,使网络达到各簇中节点数尽量均匀的分簇状态。理论分析和仿真结果证明,通过该方法进行分簇,可以有效均衡各个簇中的节点数,从而延长网络有效寿命。     

无线传感器网络中位数查询抽样算法研究

提出一种基于无线传感器网络的中位数查询抽样算法SAMQ。在SAMQ中,网络中各节点将分布式产生各自的样本集,然后将样本集聚集传递后汇集到根节点形成全网的样本集,最后使用这个远小于全网数据集规模的、可用于代表全网数据集结构的样本集,迅速获得中位数查询的近似结果,从而无需将各传感器节点的所有数据都传输至根节点,同时采用了共享无线通道的方式进行通信,减少了网络数据丢包。理论分析和实验结果显示该算法功耗低、误差较小,能有效地延长网络的生命周期。     

无线传感网中代码更新机制的研究与设计

无线传感网的感知节点部署后需要进行软件维护和功能扩展,因此远程代码更新已变成一种不可或缺的服务。在分析MOAP、Deluge、Ripple等代码分发协议的基础上,设计了一种高可靠、低能耗、低存储、低延迟的多跳代码更新机制Air_update。该机制通过重新设计Bootloader来保证加载代码镜像的正确性、完整性以及节点重编程异常后的可用性;同时,采用子集到子集的分发协议、单播请求的重传策略、滑动窗口的存储管理机制,以减少代码分发的通信量和SRAM、EEPROM的使用量,降低能耗,延长网络的生命周期。最后通过组网实验验证了设计的正确性与有效性。     

WSN中节点覆盖分层下的多路径路由协议

为了解决无线传感器网络（WSN）的路由问题,在分析了单路径路由协议和多路径路由协议的基础上,提出了节点覆盖层次模型。该模型根据节点到sink节点的最小跳数将网络分成以sink节点为中心的层次结构,并将邻居节点分成父节点、兄弟节点和子节点3类。并设计了在此模型下的路由协议MP-NCL。在该协议中,节点总是将感应到的数据向父节点转发,实现了跳数最小、多路径的数据传递。分析和仿真结果表明,节点覆盖层次模型和MP-NCL路由协议在延时、耗能、可靠性和生命期方面有较好的性能。     

基于混合任务模型的动态电压调度在无线传感器网络中的应用

为了最大限度节约能量,延长无线传感器网络(WSN)的使用寿命,针对计算复杂度较高的WSN应用背景及其普遍存在的任务模式,提出一种相对更通用的、基于混合任务模型的动态电压调度算法(H-DVS)。H-DVS算法能在任务相对期限没有限制的情况下,与最早截止时间优先(EDF)调度算法结合,支持周期任务和零散任务同时存在的混合任务模型。H-DVS根据CPU的工作负载,由调频(FM)因子对CPU进行实时电压和频率调节,从而在降低能耗的同时保证任务的实时性要求。理论分析和仿真实验结果表明,该方法可行且有效。     

基于能量消耗模型的WSN动态电压调节算法

为了降低WSN中弱硬实时系统的能量消耗,应用离散事件系统（DES）框架中的优化原理,建立数学模型,得到了能量消耗的目标函数,为了最小化目标函数,利用线性规划方法进行求解,得到一种可扩展的低复杂度算法来进行动态电压调节（DVS）。并对算法进行了模型实例计算,结果表明,优化的DVS算法能在满足弱硬实时系统时限要求的基础上更大程度节省节点能量。     

无线传感器网络基于分组协商的数字水印算法

无线传感器网络通常具有分布式数据采集与网内数据处理的特点,因此基于传统数字水印的安全技术难以直接用于传感器网络;针对传感器网络聚类分层的体系结构,通过在簇内建立分组协商机制来生成待嵌入水印,在此基础上实现了一种新的分布式数字水印算法。传感器节点以分组的形式嵌入水印,计算复杂度低,水印具有良好的抗攻击性和对有损压缩的鲁棒性。实验结果表明用该算法嵌入的水印可检测性强,能够成功地鉴别数据是否被非法篡改,保护传感器网络数据安全。     

无线传感网络节点非视距定位方法的改进

在无线传感器网络定位中,节点精确定位面临的一个主要问题是信号的非视距传播,非视距误差是节点定位误差的主要来源。在分析基于位置残差检测的非视距误差抑制技术的基础上,提出了基于近似最大似然估计技术和残差检测技术的非视距定位算法。算法通过逐步减少视距信号个数的组合方式,在每一步选取残差最小的组合,利用改进的距离残差定位方法进行节点定位。通过理论分析与仿真比较,均表明改进算法的性能接近于PRT算法的性能,但能大大降低PRT算法的计算复杂度,验证了改进方法的优越性。