一种新型的WSAN两层协作路由协议

在WSN网络中引入执行器节点构成WSAN网络,并依据WSAN网络特性提出一种新的协作路由协议——基于动态分簇的角度转发路由协议AFRPDC(Angle Forwarding Routing Protocol base on Dynamic Clustering)。AFRPDC协议由2部分算法组成:基于接收信号强度RSSI(Received Signal Strength Indication)的动态分簇算法BRCA(Based on RSSI Dynamic Clustering Algorithm)和角度转发路由协议AFRP(Angle Forwarding Routing Protocol)。BRCA算法保证传感器节点形成较为稳定的拓扑,实现传感器节点与簇头节点的协作;AFRP协议利用簇头节点的角度信息转发事件报告,实现簇头节点与执行器节点的协作通信。仿真结果表明,AFRPDC协议中节点分簇有较好的稳定性,同时AFRPDC较基于链路状态分簇的定向扩散协议DDLSC在降低平均时延和节点能耗方面有更好的表现,可满足WSAN网络对实时性、可靠性和低能耗的要求。     

基于演化博弈的无线传感器网络分簇算法

针对无线传感器网络中节点负载过重与能耗不均衡而出现网络能量空洞的问题，基于演化博弈理论建立一种簇头竞选的博弈模型，同时提出一种基于演化博弈的无线传感器网络最优成簇算法。运用节点的剩余能量、数据接收能耗和数据转发能耗设计簇头演化博弈的收益函数，并将最优发射功率控制机制应用于簇成员的选择，从而形成稳定连通的网络分簇结构。仿真实验表明该算法平衡了节点负载，从而均衡网络能量，有效改善网络中过早出现能量空洞的问题，进而延长了网络生存时间。     

一种基于水下无线传感器网络的目标跟踪方法

本发明公开了一种基于水下无线传感器网络的目标跟踪方法。该方法首先根据最强信号原则选择簇节点,然后根据单跳距离准则组成簇网络对目标进行观测,如果观测信号强度超过阈值,则发送观测数据给簇头节点。簇头节点接收到粗内节点传送的数据,采用改进重采样的粒子滤波算法对当前时刻的目标位置和方差进行估计。根据目标的运动不断地更新簇头节点,将上一簇头节点状态估计值和方差估计值传送给当前簇头节点,再由当前簇头节点采用改进的重采样粒子滤波算法估计运动目标位置,直到运动目标超出了水下无线传感器网络的跟踪范围;本发明使用改进重采样算法的粒子滤波跟踪方法估计水下目标的位置和方差,提高水下无线传感器网络的目标跟踪性能。     

一种基于 Ｓｈａｍｉｒ 的安全 ＷＳＮ 分簇路由协议设计

路由协议在无线传感器网络中承担着数据的采集和转发等重要任务。针对目前的无线传感器网络路由协议存在数据安全性不高、网络可靠性差等问题,提出一种基于Shamir密钥交换的分簇型WSN路由协议（SSCRP）。根据节点剩余能量、接收信号强度、节点到基站的最短路径长度以及节点的负载率等因子进行簇头的选择。考虑到恶意节点侵入网络,使用Shamir密钥共享算法设计了轻量级的数据加密方案,为了均衡网络能耗提高网络整体的生存期,利用簇头的剩余能量和簇拥塞率及时进行簇头的轮换。实验结果表明SSCRP协议在端到端延时、数据包交付率、节点平均通信成本以及网络生存时间方面都表现出较好的性能。     

WSN中基于非均匀簇的混合多跳路由协议*

为节省数据传输过程中消耗的能量,均衡网络节点间的能耗,提出一种基于非均匀簇的混合多跳路由协议。在无线传感器网络数据传输阶段,源簇头节点通过转发权值函数选择数据转发的中继节点,转发权值由用于降低链路通信代价的距离因子和减少剩余能量较少的簇头节点成为中继节点的概率惩罚因子共同决定,达到均衡网络能耗的目的。通过NS2仿真实验验证了算法的有效性,能够很好地均衡节点负载和提高能量利用率。     

无线传感器网络层次型拓扑结构控制

无线传感器网络拓扑控制是在满足网络覆盖和连通度的前提下,通过骨干网节点选择,剔除节点之间不必要的无线通信链路,生成一个高效的数据转发网络拓扑结构。层次型的拓扑结构控制利用分簇机制,让一些节点作为簇头节点,由簇头节点形成一个处理并转发数据的骨干网,其他非骨干网节点可以暂时关闭通信模块,进入休眠状态以节省能量。研究了改进的GAF虚拟地理网格分簇算法和TopD isc成簇算法。     

基于链路质量的层次型路由协议研究

在无线传感器网络应用中,节点间通信的质量和能耗都受到链路质量因素的影响。提出了基于链路质量的层次型路由协议(EBCLQ),该协议由网络初始化、簇形成、数据传输3部分组成。网络初始化算法NIL利用LQEWAL链路质量预测方法来获取节点间链路质量和邻节点信息,以为后续工作做准备;簇形成包括基于链路质量和能量的候选簇头产生算法CCELE、正式簇头确立算法FCECC以及簇建立;EBCLQ协议在数据传输阶段提出了簇内时隙分配算法SAL和簇间单跳与多跳相结合的算法MOCC。最后,通过MATLAB,在仿真环境下实现了EBCLQ协议,并通过比较和分析其在网络中的执行效率证实了EBCLQ协议的有效性和均衡性。     

实现能量均衡消耗的簇内路由仿真研究

针对无线传感器网络中数据转发存在的高耗能以及传输延时等问题,提出一种新的路由算法。相对于传统的分层路由协议在簇内采用直接数据转发,即一个簇内的成员节点直接向簇头结点转发数据。该算法结合排队理论,在综合考虑影响簇中能量消耗和端到端延迟的因素的基础上指导节点采用直接数据转发或是间接数据转发方式进行数据发送。仿真实验表明,该算法具有良好的效率和实用性。     

一种新的低压电力线载波网络软件路由器设计

针对窄带电力线网络节点通信状态变化剧烈和通信成功率低的问题,提出了一种新的基于节点相关度的动态网络分簇软件路由器的设计方法。该路由器根据接收信号强度、历史抄通概率和网络连通度选取簇头节点,根据节点相关度确定簇内成员;当部分网络节点以现有路径不能正常通信时采取基于邻居节点数目的概率泛洪机制重构网络,可保证数据的即时传输。分析表明这种路由器具有灵活性、实用性和有效性。     

传感器网络中一种实时的自适应时隙调度算法

无线传感器网络节点数目众多,MAC协议为节点分配工作时隙面临能量利用不高、节点延时较长等方面的难题。目前基于时隙调度的MAC协议一般采用等长的时隙大小,不能适应数据流量变化大的网络且忽略与网络层的融合,没有利用路由层信息来减低时隙分配算法性能代价。提出一种基于路由转发树的时隙调度算法（ATSA）,网络采用簇结构,在簇内构造一棵路由转发树,根据路由转发树形成的路径信息对节点实时获取节点每轮需要发送的数据量大小,根据节点的数据量大小来分配节点每轮需要的时隙,然后由簇头据此动态地为成员节点分配时隙,降低时隙划分的能量和时间代价,减少空闲侦听时间,避免串音。仿真表明,该算法有效地提高了网络能量利用效率,延长了网络生存周期,降低数据包的延时。     

一种基于树均匀分簇的WSNs节能路由协议

针对无线传感器网络(WSNs)典型分簇LEACH算法簇首分布不均和簇首与基站一跳通信能耗大的问题,提出一种基于树均匀分簇的节能路由协议(EUCR).基于节点接收信号强度与自身剩余能量的乘积及网络连通度选取簇首,计算簇首间的合理距离,使网络均匀分簇;基于跳数与簇首当前剩余能量构造簇间优化路由树.在OMNeT++中对EUC...     

基于分布式粒子滤波的二进制无线传感器网络目标跟踪

为了提高二进制无线传感器网络跟踪算法的精度和实时性,降低传感器节点能耗,将分布式粒子滤波运用到二进制无线传感器网络中进行目标跟踪。选择信号强度最大的节点作为簇头节点,在簇头单跳通信范围内的所有节点和簇头组成对目标跟踪的动态分簇,在簇头节点进行粒子采样和状态估计,在簇头之间传递粒子及其权值,从而得到了二进制无线传感器网络的分布式粒子滤波跟踪算法。研究了粒子数和网络节点数量对跟踪精度的影响。仿真结果表明,传感器的节点数量会影 响跟踪精度,但是粒子数对跟踪精度的影响更大。同时分布式粒子滤波比集中式粒子滤波具有更好的实时性和更低的能耗。     

基于奇偶轮成簇和双簇首的非均匀分簇协议

针对无线传感器网络（WSN）存在"能量热区"和系统鲁棒性较差的问题,提出了一种基于奇偶轮成簇和双簇首的非均匀分簇协议（UCOD）。首先,优化竞争半径函数,使簇首分布更合理;其次,引入主副簇首机制,当主簇头能量低于设定的能量阈值时进入休眠,副簇头同时执行主副簇头功能以提高鲁棒性;然后,采用奇偶轮不同的成簇机制,奇数轮全局节点竞争簇首,偶数轮在奇数轮簇内选择簇首,减少节点入簇选择耗能;最后,将网络分级,节点根据位置、能量、转发次数和周围节点数在下一级选择中继节点。仿真结果表明,UCOD与分布式能量均衡非均匀分簇协议（DEBUC）和基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议（HRPNC）相比,网络生命周期延长了28.4%和13.7%,丢包率在簇首损坏50%的情况下降低了39.1和27.5个百分点。实验结果表明,UCOD能够有效提高能量效率和系统鲁棒性。     

一种基于非均匀分布双簇头的无线传感器网络分簇算法

针对无线传感器网络分簇路由协议中因簇间路由产生的节点间剩余能量不平衡问题,提出一种非均匀分布双簇头的分簇方法。此方法基于LEACH算法产生主簇头,然后根据簇头所属区域离基站远近及其剩余能量确定各簇内数据转发簇头的产生概率,再按此概率产生非均匀分布的数据转发簇头,以减轻信息转发负担。仿真表明新算法和LEACH等算法相比能更有效地平衡网络中的能量消耗,延长整个网络的生存周期。     

能量异构传感器网络中的分布式数据收集算法

针对无线传感器网络分簇过程中簇头耗能过快问题,提出了一种综合节点剩余能量和节点位置进簇头选取的分布式数据收集算法.在每轮的簇头选取中,算法考虑了簇内节点的剩余能量和所有节点的平均剩余能量,并依据节点的位置优化簇头的选择.算法在保证网络最优簇头个数的同时,避免了能量较低的节点当选为簇头.仿真结果表明,本算法与LEACH和...     

基于能量福利函数的传感网络节能路由算法

针对无线传感器网络能耗不均衡、能量利用率低等问题,在PARPEW协议基础上提出了一种基于能量福利函数的传感网络节能路由算法。通过在簇形成阶段引入能量代价开销公式和能量福利函数确定簇成员和最终簇头,并且对选举临时簇头时的阈值进行了优化;簇间路由阶段,采用单跳与多跳结合方式,中继节点选举时的权值函数加入了簇内节点个数、已当选过中继节点次数因素。仿真实验表明,与LEACH和原PARPEW协议相比,改进算法均衡了网络能耗,提高了能量利用率,延长了网络生存周期。     

无线传感网高斯分簇路由算法的研究及实现

针对无线传感器网络路由成簇过程中的两个关键因素:距离和剩余能量,提出一种高斯分簇路由算法(GCRA).该算法根据簇头节点之间的最优距离确定均值,根据目标节点组成的概率带的宽度确定标准差,并且结合节点的剩余能量与概率带中目标节点的平均能量确立概率阈值函数.簇头选取过程中目标节点以与已知簇头的距离作为参数生成概率阈值,在簇...     

一种能耗均衡的WSN分簇路由协议

节能是WSN的研究热点之一,而路由协议对能耗有直接影响。在对已存在的分簇多跳路由协议进行分析的基础上,提出了一种考虑多种因素来均衡节点能耗的分簇多跳路由协议——EBCRP。EBCRP协议中,选择中继簇头时综合考虑了邻近簇头相对自身的距离和方向;加入经验因子使簇头概率随节点与Sink的距离成负指数变化;中继簇头进行一定时间的等待以便数据融合,等待时间与它到Sink的距离成反比;另外,还通过仿真确立了较优的轮转周期。仿真实验结果表明,EBCRP协议能够使网络第一个节点死亡时间明显延后,能耗更均衡,生命期更长。     

基于学习自动机的无线传感网能量均衡分簇算法

优化簇首选择、均衡节点能量负载以延长网络存活时间,一直是无线传感器网络分簇协议研究的重点。针对无线传感器网络节点随机分布的情况,在基于学习自动机(Learning Automata, LA)的ICLA算法基础上,提出一种兼顾节点密度的能耗均衡分簇算法。在簇头选举方面,综合考虑节点剩余能量和节点密度,利用学习自动机与周围环境进行信息交互和动作奖惩,选择出相对较优的簇头;根据簇首与基站距离和其节点密度构造大小非均匀的簇,实现不同位置不同网络疏密程度下簇内和簇间能耗互补均衡;构造了基于簇首剩余能量、簇内节点密度和传输距离的评价函数,并运用贪婪算法选择出最优中转簇首进行多跳传输。仿真实验结果表明,该算法能选择出更为合理的簇头,有效地均衡网络能量负载,延长网络生存时间。     

基于多重竞争的无线传感器网络簇头选择算法

无线传感器网络(WSNs)需要简单而有效的算法提高网络的生存周期.在经典的分簇算法LEACH基础上,根据节点剩余能量进行竞争,剩余能量大于阈值的节点可以选为簇头.在选择簇头时,各节点设置延时时间,根据邻节点数、到已选定簇头的距离2个因素进行竞争,选择合适的节点成为簇头.算法稳定了簇头数量,并使簇头分布更合理.仿真和数据分析表明:算法能显著提高网络的生存周期.