高效节能的视觉传感器网络目标覆盖算法

针对视觉传感器网络目标覆盖过程中因覆盖冗余、节点剩余能量不均等原因导致网络寿命过短的问题,设计一种视觉传感器网络目标覆盖算法。该算法基于节点与目标的覆盖关联关系,利用关系矩阵及相关运算对覆盖频繁目标集进行挖掘,进而对工作节点进行动态选举,以此延长网络的生存时间。实验结果表明,该算法在保证网络覆盖质量的前提下能够高效地调度工作节点,均衡节点耗能,有效延长网络寿命。     

概率模型下的一种优化覆盖算法

覆盖率不仅是评价无线传感器网络体系性能的重要标准之一,也是无线传感器网络所研究的一项重点课题.为此,提出了一种概率模型下优化覆盖算法.该算法通过对概率覆盖模型的计算,给出了传感器节点覆盖的期望值和公差的求解过程以及对所关注目标节点进行首次覆盖后的期望值证明过程.在网络能量方面则通过节点状态调度策略对通信路径进行优化,证明节点能量衰减过程中,拟合函数极限存在的意义,实现了传感器节点能量的有效匹配,抑制了传感器节点能量的消耗,证明了优化后整个监测区域传感器节点覆盖函数之间的关系.仿真实验结果表明,该算法不仅提高了覆盖和网络服务质量,而且有效地抑制了网络能量开销,延长了网络生存周期.     

气味标记法优化免疫算法的覆盖策略

覆盖问题一直是无线多媒体传感器网络研究的重点领域。为了能够达到对目标区域有效覆盖的同时,减少网络能耗,延长网络寿命的目的,提出了一种气味标记法优化的免疫算法SMOIA（Scent Marking Optimization Immune Algorithm）。该方法利用改进的气味标记算法,在被覆盖区域设置必要的气味标记点,在这些点设置传感器节点能够有效提高对目标区域的覆盖率,减少冗余节点数量;使用免疫算法来避免一般算法容易陷入局部最优的问题。仿真实验表明,该算法能够有效提高网络覆盖率,减少网络中传感器节点数量,延长了网络寿命,并且收敛迅速。     

基于能耗均衡的WSN连通覆盖集构建算法

为提高无线传感器网络的能量利用率,提出一种基于能耗均衡的连通覆盖集构建算法EBACCS。该算法以概率覆盖模型为基础,采用Voronoi图划分目标区域,获得网络冗余节点,根据能量权值函数,从冗余节点中选出必要的连接节点建立一个优化的连通覆盖集。理论分析和仿真实验结果表明,EBACCS能够保证网络的连通性与覆盖性,均衡节点能耗,延长网络寿命。     

基于遗传算法的能量均衡覆盖控制策略

研究优化网络通信、延长网络寿命问题,由于无线传感器网络中覆盖率、工作节点数和能耗均衡互相矛盾。为了选择最优覆盖节点集基础上,同时考虑网络区域能耗的均衡特点,提出一种遗传算法的能量均衡覆盖控制策略。构建概率感知模型网络,定义一个能耗均衡系数用以表示网络能耗均衡程度,以覆盖率、工作节点数和网络能耗均衡系数为优化目标,然后利用遗传算法进行仿真。仿真结果表明,覆盖控制策略能够在达到较高覆盖率的同时,有效降低能耗并保证网络能量均衡,从而延长网络生存时间。     

概率模型下线性规划优化覆盖方案

覆盖率不仅是评价无线传感器网络体系性能重要标准之一,也是无线传感器网络所研究的一项重点课题.为此,提出了一种复杂动态参数模型下优化覆盖算法,该算法通过对动态参数覆盖模型的计算,给出了传感器节点覆盖的期望值和公差的求解过程以及对所关注目标节点进行首次覆盖后的期望值证明过程.在网络能量方面,则通过节点状态调度策略对通信路径进行优化,证明节点能量衰减过程中,似然拟合函数极限存在的意义,实现了传感器节点能量的有效匹配,抑制了传感器节点能量的消耗,证明了优化后整个监测区域传感器节点覆盖函数之间关系.仿真实验表明,本算法不仅提高了覆盖和网络服务质量,而且有效地抑制了网络能量开销,延长网络生存周期.     

一种延长目标覆盖网络寿命的群智能算法

目标覆盖是无线传感网络中的一个研究热点,在满足目标覆盖要求的前提下,文中研究了如何利用群智能算法重新部署节点位置以延长网络寿命,提出了满足目标Q-覆盖要求的网络寿命模型,并以这个寿命模型为适应度函数,采用人工蜂群算法再部署传感器节点,在二维感知模型和三维感知模型下实现目标的Q-覆盖,以延长网络寿命。仿真实验的结果表明,基于人工蜂群算法的优化部署能够有效延长网络寿命。     

基于Voronoi图的无线传感器网络的节点调度机制

无线传感器网络由大量低能量、短寿命、不可靠的传感器节点组成,最小化能量消耗—延长网络寿命是一个主要的目标。对于大多数传感器应用,通过关掉网络中配置的冗余节点提供对目标区域的完全感知并降低能量消耗是一种有效的方法。据此提出了一种基于Voronoi图的节点调度算法,该算法能在保证网络覆盖范围的情况下,有效地剔除冗余节点,由此延长网络寿命。     

WSNs能量异构节点部署与区域覆盖优化

针对无线传感器网络（WSNs）的热点区域问题所导致的节点能量异构、能量空洞等问题,对网络进行重新部署以满足区域覆盖的要求。建立WSNs能量异构节点区域覆盖优化模型,以网络覆盖率为目标函数,节点位置作为决策变量,采用差分进化算法优化该目标,同时获得各节点的最佳位置。仿真实验表明：该模型能充分调度各节点的剩余能量,对热区问题导致的能量空洞进行重新部署,该策略能够延长网络的生命周期,提高网络的可靠性。     

基于事件概率的无线传感器网络K覆盖算法

无线传感器网络在对目标区域进行K覆盖过程中易产生大量冗余节点,消耗网络中大量节点能量,并受外界环境因素制约。为此,提出一种基于事件概率的K覆盖算法。根据对监测目标区域节点关注程度的大小赋予不同概率值,通过节点之间信息交换和关联属性确定最小节点集和最大目标集,从而完成对目标区域节点K覆盖,优化网络资源,减少节点能量的消耗。仿真实验表明,该算法能够以较小的代价完成对目标区域节点K覆盖,延长网络生存周期,具有较好的实效性和稳定性。     

A testbed for coverage control using mixed wireless sensor networks

Wireless sensor networks (WSNs) is a relatively new technology that has been proposed for several applications including wide area monitoring. Such applications may include stationary or mobile sensor platforms or they may include several stationary and some mobile-robotic sensor nodes that can move in the area in order to achieve certain objectives, e.g., monitor areas that are not adequately covered or assist in the transfer of data to prevent the energy depletion of certain critical nodes. Such networks that consist of both stationary and mobile nodes are referred to as mixed WSNs. This paper presents the development of an experimental testbed for mixed WSNs consisting of stationary and mobile sensor nodes that collaborate to improve the sensing coverage and event detection of the network in a given deployment area. The paper describes the hardware and infrastructure of the testbed as well as a case study for coverage control that was investigated using the testbed. We point out that the developed testbed can be used for the evaluation and validation of different algorithms for coverage control that involve collaboration between stationary and mobile sensors to improve the WSN's monitoring capabilities. In addition, it can also be used to investigate other objectives as well as other concepts (e.g., network control).     

无线传感器网络中一种能量有效k度覆盖算法

覆盖率是衡量无线传感器网络性能的重要指标之一。在对目标节点进行k覆盖的过程中,会出现大量数据冗余迫使网络出现拥塞的现象,导致网络通信能力和覆盖能力降低、网络能量快速消耗等问题。为此,提出了一种能量有效[k]度覆盖算法（Energy Efficient k_degree Coverage Algorithm,EEKCA）。该算法利用节点之间的位置关系构造出覆盖网络模型,通过分析网络模型给出监测区域内节点覆盖期望值及对整个监测区域覆盖所需最少节点数量的求解过程;在能耗方面,给出了工作节点和邻居节点之间的能量转换函数比例关系,利用函数比例关系完成低能量节点的调度,进而达到全网能量平衡,优化了网络资源。最后,仿真实验结果表明,该算法不仅可以提高网络覆盖质量,还可有效抑制节点能量快速消耗,从而延长网络生存周期。     

用于Ad Hoc网络的分布式功率控制

在带宽有限且范围面积大的AdHoc网络中,为了对覆盖区域内的信息进行采集、处理和传递,需要考虑多跳传输。然而,多跳传榆会增加节点间的相互干扰,且造成能量消耗不均衡等问题,因此如何减少节点冲突,提高能量效率,成为AdHoc网络面临的重要问题。本文主要研究分布式功率控制,在保证通信质量的前提下,尽量降低信号的发射功率,减少发送节点对邻近节点的干扰,提高信道的空间复用度。最后通过OPNET建立网络模型进行仿真,结果表明该机制的有效性,它可以最小化每比特能量消耗,减少网络冲突,从而改进网络性能。     

无线传感器网络随机分布模型及覆盖控制研究

节点部署和覆盖控制是无线传感器网络中的一个基本问题,在传感器节点随机、高密度部署的环境中,通过数学模型和仿真实验证明了节点分布符合泊松分布特点,并且量化了部署节点感知半径、密度与面积覆盖率、k重覆盖的关系,以及覆盖控制模型中,在保证节点对监测区域有效覆盖前提下,近似取得需要休眠节点数量,为传感器节点在随机分布下实验和研...     

基于水平集的围猎式水下传感器节点布置研究

水下传感器网络作为一种探索和开发海洋的新方法,在人类不易接触的水下区域的探测和监测中发挥着重要作用,是无线传感器网络领域研究的热点.在水下空间中传感器节点如何自主调整位置实现对"兴趣域"的覆盖和监视是一个重要课题.该文引入水平集理论LSM,提出了一种基于水平集的围猎式水下传感器节点布置方法.在该方法中网关节点根据传感器...     

基于粒子群算法的无线传感网络覆盖优化策略

无线传感器网络覆盖控制是研究在保证服务质量条件下,为了实现网络覆盖范围的最大化.采用覆盖优化策略及算法的应用,有助于网络节点能量的有效控制、感知服务质最的提高和网络生存时间的延长.提出基于概率测量模型的粒子群优化策略,以网络有效覆盖率为优化目标,通过粒子群算法实现覆盖控制并详细分析了传感半径对覆盖性能的影响.仿真实验表明,粒子群优化策略的有效覆盖率达到了85.63%,能有效地实现无线传感网络覆盖优化.     

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.     

一种移动无线视频传感器节点的覆盖算法

在现有的无线传感器网络覆盖算法的研究中,缺乏对移动节点路径规划的研究,而针对具有视频传感器节点的网络仍使用普通传感器圆形覆盖区域的测量方法来计算覆盖面积,并不完全符合实际情况.基于这两方面的原因,本文提出了一种适用于无线视频传感器节点的最大覆盖算法,并提出一种对于视频传感器节点覆盖面积的计量方法.该算法能够使节点在保证网络连通性的前提下,达到最大的有效监测范围.此外,本文建立了相应的仿真实验模型,对该算法的有效性和覆盖面积进行了实验与分析.结果表明,本算法的节点监测面积大约为使用随机运动算法的节点监测面积的1.5倍左右,并可以保证网络的连通性.