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1.
基于虚拟势场的有向传感器网络覆盖增强算法   总被引:9,自引:3,他引:6       下载免费PDF全文
陶丹  马华东  刘亮 《软件学报》2007,18(5):1152-1163
首先从视频传感器节点方向性感知特性出发,设计了一种方向可调感知模型,并以此为基础对有向传感器网络覆盖增强问题进行分析与定义;其次,提出了一种基于虚拟势场的有向传感器网络覆盖增强算法PFCEA (potential field based coverage-enhancing algorithm).通过引入"质心"概念,将有向传感器网络覆盖增强问题转化为质心均匀分布问题,以质心点作圆周运动代替传感器节点传感方向的转动.质心在虚拟力作用下作扩散运动,以消除网络中感知重叠区和盲区,进而增强整个有向传感器网络覆盖.一系列仿真实验验证了该算法的有效性.  相似文献
2.
有向传感器网络最大覆盖调度算法   总被引:7,自引:1,他引:6       下载免费PDF全文
与传统的全向传感器不同,有向传感器可以切换到不同的方向,并且每个方向覆盖有限角度的感应范围.针对有向传感器网络的区域覆盖问题,研究了“最大有向区域覆盖”MDAC(maximum directional area coverage)问题,期望通过调度传感器的工作方向,最大化覆盖区域面积.首先给出了MDAC 的问题定义,使用整数线性规划描述MDAC 问题,并且证明其是NP 完全的.然后提出一种分布式贪心算法DGreedy(distributed greedy algorithm)解决MDAC 问题.在此基础上,通过计算可能的覆盖贡献比例来反映网络拓扑信息.还提出了一种增强的算法PGreedy(distributed probability-enhanced greedy algorithm)使覆盖区域更大.证明了所提算法的收敛性,并通过详细的模拟实验验证了其有效性.  相似文献
3.
基于改进势场的有向传感器网络路径覆盖增强算法   总被引:5,自引:0,他引:5  
路径覆盖是无线传感器网络目标监控领域的一个热点研究问题,在分析节点主感知方向可调模型的基础上,提出了一种基于改进势场的有向传感器网络路径覆盖增强算法(improved potential field based path coverage-enhancing algorithm,IPFPCA).该算法针对传统虚拟势场可能出现的局部极小导致覆盖增强失败问题设计了一种改进的势场函数,通过将相邻传感器节点对路径轨迹点的共同覆盖率引入到斥力计算中,有效引导节点的主感知方向调整,从而达到路径的高效覆盖.实验结果表明:对比已有的路径覆盖增强算法,IPFPCA可以消除节点的感知重叠区和盲区,最终实现网络路径的高效覆盖.  相似文献
4.
公平的有向传感器网络方向优化和节点调度算法   总被引:5,自引:0,他引:5       下载免费PDF全文
温俊  蒋杰  窦文华 《软件学报》2009,20(3):644-659
为了解决有向传感器网络中点目标覆盖控制问题,分别提出了两种方向优化算法和一个节点调度协议:改进的贪婪(enhanced greedy algorithm,简称EGA)、公平的方向优化(equitable direction optimization,简称EDO)算法和邻居节点调度协议(neighbors sensing scheduling,NSS).EGA 基于覆盖最多未覆盖的目标数选取工作方向,其不足是可能忽略临界目标.EDO 优化算法调节节点的工作方向,优先覆盖临界目标,公平分配感知资源,减小目标覆盖度的差异,EDO 算法使用效用值评价每个方向对网络覆盖质量的贡献大小,影响效用值的因素包括每个方向上的目标数、目标的覆盖度和邻居节点的方向决策,EDO 总是选择效用值最大的方向作为工作方向.NSS 协议引入局部覆盖集的概念,通过局部覆盖集判断当前节点是否为冗余节点,并在考虑节点剩余能量时决定节点是否可以转为睡眠,调度协议允许一个节点加入多个覆盖集,覆盖集轮流工作,使网络生存期最大化.仿真实验结果表明,分布式的EDO 算法比EGA 算法具有更好的方向优化性能,临界目标的覆盖质量提高了30%,同时明显地提高了网络生存期.  相似文献
5.
有向传感器网络覆盖控制算法   总被引:4,自引:0,他引:4       下载免费PDF全文
陶丹  马华东 《软件学报》2011,22(10):2317-2334
覆盖控制是传感器网络的基本问题之一,基于全向感知模型的覆盖控制的研究已经积累了丰富的成果.近年来,得益于图像/视频、红外、超声波等传感器的引入,有向传感器网络覆盖控制问题得到广泛关注并发展成为研究热点.从有向感知模型及其特点入手,综述了该领域国内外的研究进展,着重分类讨论有向传感器网络覆盖控制的基本理论和算法.最后提出当前亟待解决的问题,并对其未来的发展趋势进行展望.  相似文献
6.
一种基于虚拟力的有向传感器网络低冗余覆盖增强算法   总被引:1,自引:0,他引:1  
首先设计了一种方向可调感知模型,在此基础上提出了一种基于虚拟力的有向传感器网络低冗余覆盖增强算法(Fictitious Force Based Low Redundancy Coverage-Enhancing Algorithm,FFLRCA)。传统基于虚拟力的覆盖增强算法只判断调整方向,节点的调整量为固定值,并且没有解决整个网络进入稳定状态后的冗余覆盖问题,FFLRCA算法通过建立虚拟力与角度调整量之间的关系模型,根据虚拟力大小改变节点的角度调整量,提高网络的调整效率;在节点进入稳定状态后,通过节点的覆盖子集判断其是否为冗余节点,如果是则使其进入休眠状态,同时该节点一个覆盖子集中包含的所有节点停止调整。仿真结果表明,FFLRCA可以显著提高调整效率,并且在保证覆盖率的前提下有效解决网络中的覆盖冗余问题。  相似文献
7.
无线传感器网络的基本问题之一是,网络节点如何利用有限的能量对人们所关注的物理世界进行满意的监测,这可抽象为最小连通k覆盖集问题。传统的最小连通k覆盖集问题是基于确定型全向感知模型的,该模型过于理想化,不能适用于复杂的应用环境,也不能应用于有向传感器网络中。针对上述局限,本文提出了有向传感器网络中基于概率感知模型的最小连通k覆盖集问题(MCKS),并指出这是NP难问题;设计了基于0-1整数规划和最小生成树的集中式近似算法(IPA)和基于覆盖效益探测的分布式近似算法(CBDA),分别证明两种算法最终得到的是MCKS问题的可行解,并分析了算法的时间复杂度、性能比和通信复杂度。通过仿真实验并与ILP算法和DGA算法进行比较的结果表明:在基于概率感知模型的条件下,IPA和CBDA能够有效实现有向传感器网络中的连通k覆盖,并且激活节点数目较少,网络寿命延长。  相似文献
8.
在现有的有向传感器网络中,节点模型多以质心点围绕扇形顶点进行旋转,由于此类模型中节点旋转面积是一个整圆,因此会增加网络能源消耗和部署时间。针对复杂区域的无线传感器网络覆盖优化问题,使用以扇形节点围绕质心点转动的节点模型,提出一种基于虚拟势场的复杂区域覆盖优化算法( COACA),通过减小节点的旋转面积实现部署优化。针对影响算法覆盖率的相关参数进行仿真实验,并与PFPCE算法进行对比,实验结果验证了COACA算法在覆盖率和时间效率上的优越性。  相似文献
9.
针对监控区域中存在障碍物的情况,引入一种避障策略,提出基于虚拟势场的传感器网络覆盖优化算法。该算法基于有向感知模型,通过重叠覆盖区域、有效覆盖区域和障碍物遮挡区域之间虚拟力的相互作用,调整节点的传感方向,逐步消除网络中的重叠覆盖区域和障碍物遮挡区域,并根据分布在边界区域的边界节点进行改进,通过在边界线上增加一个虚拟邻居节点,实现有向传感器网络的覆盖性能增强,并分析传感器参数对覆盖率的影响。仿真结果表明,在有障碍物的情况下,该算法可有效提高网络覆盖率。  相似文献
10.
在对现有的基于虚拟势场的有向传感器网络覆盖增强算法存在的问题进行深入分析和研究的基础上,提出对该算法改进和优化的方法.核心思想是针对网络中的边界区域节点受力模型,引入虚拟节点,以增强网络对边界区域的覆盖率;同时,提出自调整角速度的机制,不仅提高了该算法的执行效率,而且网络调整后其覆盖效果达到最佳.仿真结果表明,在节点随机部署的情况下,改进后的算法(IPFCEA)可以更有效地增强网络的覆盖率,提高其调整节点时的收敛速度,提升网络的整体性能.  相似文献
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