无线传感器网络中基于Voronoi图的覆盖和连通综合配置协议

着重研究无线传感器网络随机部署下的覆盖和连通问题的解决方案,尤其是当无线传感器节点的通信半径Rc与感应半径Rs之比小于2时的解决方案.本文提出了无线传感器网络中一个基于Voronoi图的覆盖和连通的综合配置协议(VIP).该协议采用了一种分布式节点冗余判断算法以判断无线传感器网络中节点的冗余性,并让节点据此来对自身进行相应的职能调度.该协议能够在Rc/Rs为任意值时保证网络的覆盖和连通性能.本文还将该协议进行了推广,使得该协议能够满足覆盖度和连通度动态变化的要求,保证网络的k-度覆盖和k-度连通.     

基于Voronoi图的无线传感器网络栅栏覆盖算法设计

针对无线传感器网络中栅栏构建的问题,提出了一种基于监测区域Voronoi图划分的无线节点栅栏构建算法。仿真结果显示,网络中无线节点部署地越多,栅栏形成的可能性和组建栅栏的节点平均数量也会随之增加。该算法能够在无线传感器网络节点覆盖密度较低且不均,已经形成了少量栅栏空洞的情况下快速实现监测区域的栅栏覆盖,但空洞修复还需要进一步研究。     

基于区域分割和Voronoi图的区域覆盖算法

针对无线传感器网络区域已知的区域覆盖问题,提出了一种基于区域分割和Voronoi图的覆盖算法（RSV）。算法首先分析已知区域的地理信息和兴趣点,根据传感器感知能力,构造合适大小的网格将已知区域细化分割。然后基于分割后的各个区域,根据兴趣点的数量划分其为不同权重部分,并初步设计传感器位置。根据初步部署位置和权重,对不同权重位置构造Voronoi图填补覆盖空洞,直至所有空洞被填补完毕,并为了延长运行寿命设计了合适的节点休眠策略。仿真实验显示,基于区域分割和加权Voronoi图的目标区域覆盖算法相较于现有算法,在节点数量增加较少的情况下,延长了网络的运行寿命,同时使节点能量消耗更加平均,在节点数量受限情况下,算法对有效区域的覆盖效果也更佳。     

基于Voronoi图的无线传感器网络K覆盖算法

针对无线传感器网络(WSN)在随机高密度部署节点情况下的多重覆盖问题,提出一个基于Voronoi图的K覆盖算法。该算法利用邻居节点信息计算Voronoi覆盖邻居节点集,构建有向Voronoi覆盖关系图,通过调整关系图中的节点状态实现K覆盖。仿真结果表明,该算法能正确判断网络覆盖率,连通K覆盖的近似最小活动节点集数目少于CCP算法。     

Voronoi图在无线传感器网络栅栏覆盖中的应用研究*

Voronoi是计算几何学中的一个重要图结构,将其引入到无线传感器网络的覆盖控制中,特别是栅栏覆盖(barrier coverage)的研究中有着极其重要的指导意义.利用Voronoi图的划分,可快速搜索出传感器网络中的覆盖漏洞,在仅考虑邻近传感器节点影响的宽松覆盖要求下,论证出利用该图生成的最小暴露进攻轨迹逼近于理想情况;但由于Voronoi的划分仅仅是一种粗略的轨迹线段的集合,会造成该方法对网络拓扑情况相当敏感,这将一定程度上限制其应用范围.     

基于加权Voronoi图的分布式无需测距节点定位算法

针对无线传感器网络定位的精度问题,提出一种基于加权Voroni图的无需测距的分布式定位算法(weighted Voronoi diagram based localization algorithm, WVL).对待定位节点接收到的来自锚节点的信号强度(RSSI)进行从大到小的顺序排序,并将这些一跳锚节点的权值赋值为相对应的RSSI值.利用节点的一跳邻居和二跳邻居表将集中式计算转换为分布式计算,分别计算锚节点的W-Voronoi图,求这些图的交集后再取交集的质心,即可得未知节点的位置参数.通过仿真对比基于W-Voronoi图和Voronoi图,以及加权质心定位算法,仿真结果证明基于W-Voronoi图的算法精度更高.     

基于Voronoi图和复合泊松过程的WSN覆盖算法设计

设计了一种基于Voronoi图和复合泊松过程的分布式算法。利用Voronoi图的性质,传感器节点能够同时进行冗余判定和感知半径调节来消除覆盖冗余;利用休眠节点的复合泊松探测过程,能够及时发现工作节点的失效并弥补网络的覆盖漏洞,使网络由单纯的完成监测任务变为动态调整拓扑以适应环境变化。仿真结果表明网络能准确调度节点状态,并且对工作节点失效具有很好的鲁棒性。     

基于Voronoi图的无线传感器网络覆盖空洞检测算法

针对无线传感器网络(WSN)中节点随机部署或部分节点能量耗尽带来的覆盖空洞(CH)问题,提出了一种基于Voronoi图的覆盖空洞检测算法。该算法利用节点的位置信息在覆盖区域范围内构建Voronoi图,通过计算每个Voronoi区域内的节点到该区域的顶点和边的距离来判断是否存在覆盖空洞,标识覆盖空洞的边界节点。仿真实验评估了不同节点分布密度、不同感知半径对空洞平均检测时间、平均能耗的影响,并与路径密度(PD)算法进行比较。实验结果表明所提算法在空洞平均检测时间和节点平均能耗两个方面均有10%左右的提升,对进一步延长网络生存期具有重要价值。     

无线传感器网络中基于Voronoi覆盖及Delaunay三角剖分图的最小刚性拓扑控制算法

为同时满足覆盖与节能应用需求,本文提出了无线传感器网络中一种最小刚性拓扑控制算法MRTc（Minimal rigid topology control algorithm based on Voronoi coverage and Delaunay triangulation）.该算法基于Voronoi覆盖机制,准确控制节点工作状态,实现活动节点对目标区域的完全覆盖.在此基础上,MRTc利用Delaunay三角剖分图的特点,构建出适用于无线传感器网络的最小刚性拓扑结构.该结构有效约束了网络平均节点度,且同时具有容错性、覆盖性和稀疏性.此外,MRTc引入节点功率控制策略,在维持网络完全覆盖的基础上最小化节点能耗.仿真结果进一步验证了本文提出的MRTc算法的有效性.     

无线传感器网络的覆盖问题研究

降低能耗可延长网络生存时间,在传感器节点高密度部署的环境中,在保证网络性能的前提下,将最少量的节点投入活跃工作状态,而将其余节点投入低功耗的睡眠状态。在满足上述覆盖性和连通性要求的基础上,讨论如何选择最少数量的工作节点,以及如何计算同时满足覆盖要求和连通性要求的问题。     

WSN中基于能量的分布式覆盖控制算法

针对无线传感器网络中节点密度过大、节点剩余能量不均等问题,设计一种基于节点剩余能量的分布式覆盖控制算法,基于概率覆盖模型,按目标区域内节点剩余能量从小到大的顺序,依次通过计算各个节点的区域覆盖概率判定其冗余性,并使冗余节点转入休眠状态。仿真结果表明,该算法能有效降低网络中节点冗余度,延长网络生存时间。     

无线传感器网络中连通与覆盖问题的研究

在无线传感器网络中,簇首和节点的数量直接关系到整个无线传感器网络的成本及性能,如鲁棒性、容错性等,这也是无线传感器网络设计时首先要考虑的问题。通过把复杂的连通和覆盖问题逐步化简,并利用理论分析、数学建模和几何证明,采用几何理论和数学归纳法的思想,从拓扑学的角度给出了传感器区域的一种网格划分方法。最后从理论上分别给出了在一个实现完全无缝连通和覆盖的传感器区域内最少需要多少簇首和最少需要多少个节点的解析表达式,即从理论上解决了把整个传感器区域至少划分成多少个簇和至少布置多少个节点才能实现完全无缝连通和覆盖的问题。     

无线传感器网络正六边形节点覆盖模型研究

定义感知覆盖、通信覆盖和连通覆盖3个基本概念,并给出它们的物理模型和数学模型。提出二维区域上的正六边形节点覆盖模型,证明该模型是重复最少的无漏洞覆盖模型。分析基于正六边形节点覆盖模型的二维区域覆盖,当节点发射半径大于或等于 倍感知半径时,可保证网络的通信覆盖和连通覆盖的最少邻居节点数为6,节点感知覆盖率为82.7%。研究结果表明,正六边形节点覆盖模型更适于二维区域覆盖。     

超宽带无线传感器网络MAC协议

超宽带技术凭借其诸多优势成为无线传感器网络物理层的绝佳选择,同时也为无线传感器网络的MAC协议设计带来了挑战。该文介绍了超宽带信号模型,讨论了UWB MAC协议设计中亟待解决的问题,总结和分析了近年来提出的几种典型的UWB MAC协议和有代表性的研究成果,并展望了下一步的研究方向。     

WSNs分布式事件区域容错算法

针对无线传感器网络存在服务质量不高的问题,提出一种基于中值差值的分布式容错算法,建立一套能量有效的事件区域检测容错机制,该算法充分利用传感器节点的空间相关性,融合各邻居节点的中值信息,对中心节点的最终状态进行判断。仿真实验结果表明,当节点错误率为15%时,该算法仍能检测到86%的错误节点数,具有优越的容错性能。     

无线传感器网MAC协议能耗控制性能研究

为研究无线传感器网对能耗的要求,提出一种无线传感器网媒体接入控制协议,对应用场景进行抽象,基于OPNET构建无线传感器网仿真平台,测试不同应用场景下各种媒体接入控制协议的能耗和延时性能,实验结果表明,任何一类媒体接入控制协议均能在不同应用场景中提供较好的性能,但不是最优的。