WSN中基于能量均衡的优化覆盖算法

针对无线传感器网络中覆盖保持的节点调度算法存在的利用率低、能量不均衡问题,提出一种改进的算法,将网络节点划分为若干个相异的节点集合,根据集合平均能量设置一个权值,通过权值大小选取合适的节点集合进行工作,从而均衡节点能量、延长网络的生命期。通过模拟仿真实验证明了算法的有效性。     

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。     

无线传感器网络中能耗均衡的覆盖控制算法

覆盖控制作为无线传感器网络的一个基本问题,对网络的生存时间、部署策略、通信协议和组网等问题的解决具有重要影响。在传感器节点随机冗余部署方式下,传统的方式 是在保证覆盖要求和通信连通的前提下仅将最少量的节点投入活跃工作状态,从而降低网络能耗。但是,若频繁地激活同一批节点,会造成这些节点由于能耗过快而较早失效效,使整个网络的冗余程度降低。然而,冗余度是传感器网络在单个节点性能有限的情况下提高整个网络的可靠性、容错性、精确性等的基础。为此,本文提出了一个能耗均衡ECB的覆盖问题,指出它是NP完全的,并给出了一个集中式近似算法。该算法根据节点的剩余能量赋于每个节点非负权,再基于Voronoi划分和贪心边方法,在保证覆盖要求的同时选择权和最小的节点激活。仿真实验结果表明,ECB算法求得的活跃节点集小,可以达到有效覆盖,并且可以保持网络的冗余度。     

无线传感器网络的任意覆盖率节点配置

研究了任意覆盖率下的无线传感器网络分布式节点自动配置问题. 首先, 针对正六边形拓扑架构下的网络覆盖, 给出了节点密集分布条件下的覆盖率与相邻工作节点间距的解析关系, 从而得到了理想条件下部分覆盖的最优节点配置. 考虑到实际系统中有限的节点密度和节点的随机分布, 进一步提出了一种可以在此条件下实现任意覆盖率的部分覆盖协同优化算法(Optimized collaborative partial coverage, OCPC). OCPC通过节点间的动态协同唤醒最接近于理想配置的工作节点并使其他节点睡眠以节省能量. 以尽可能少的工作节点达到网络的覆盖和连通需求并降低网络的能耗, 进而达到网络的感知任务和能量消耗的有效折衷. 仿真表明, OCPC可以有效地实现任意期望覆盖率下的网络配置并保持网络连通, 同时, 与经典覆盖算法PEAS (Probing environment and adaptive sleeping)和OGDC (Optimal geographic density control)相比, 在网络的节能方面也具有明显的优越性.     

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。     

WSN关键区域覆盖启发式优化算法

针对无线传感器网络关键区域覆盖NP完全问题,提出一种关键区域覆盖启发式优化(CACHO)算法。该算法基于单位圆通信模型对关键区域覆盖问题进行描述,为关键区域格点与一般区域格点分配不同权值,以创建感知区域图和终端集合,形成具有最少数量的关键区域覆盖格点集合。与现有覆盖算法NPCC的比较结果表明,CACHO算法放置的传感器数量较少,能完全覆盖关键区域。     

基于节点能量均衡的无线传感器网络目标定位算法

在无线传感器网络目标定位中,由于网络中节点能量是有限的,所以对节点能量如何进行合理利用,延长整个网络工作时间具有必要性;在保证目标定位准确度高的前提下,提出一种基于能量均衡的目标定位算法,该算法有效考虑节点剩余能量和节点覆盖率的权重ω1和ω2,结合两者,从而选择适合的节点对目标进行定位;仿真结果表明,该算法减少了目标定位过程中传输的消息数量,ω1和ω2选取不同对于剩余能量标准差有很大影响,合理选择它们可以减小节点失效时间和能量消耗,并同时延长无线传感器网络的工作寿命。     

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。     

基于虚拟方格的区域密度覆盖算法

当随机部署的信标节点集中在监视区域边界处时,仅依靠虚拟力无法均匀部署。针对该问题,提出基于虚拟方格的区域密度覆盖算法,根据节点密度将整个区域划分为虚拟方格,每次迭代根据区域密度更新虚拟力系数。利用边界力避免信标节点处于区域边界或死角,使信标节点合理分布在监视区域中。仿真结果证明,该算法可有效提高信标节点网络覆盖率。     

无线传感器网络区域覆盖的拟物拟人优化方法

建立了以节能为目标的无线传感器网络(WSN)区域覆盖优化模型,指出此模型是一个具有指数复杂度的NP问题,针对问题特点设计了三条拟物拟人策略,分别是“拟万有引力“模型、“拟库仑力“模型和“共同富裕“模型.以此为基础,设计了一个拟物拟人算法(QPQSA),此算法是一个基于节点局部信息的分布式迭代算法:仿真结果显示,对于边界复杂的目标区域,无线传感器网络可由随机初始覆盖出发,经过自组织移位调整和功率控制达到一个优化的覆盖方案,经过优化,网络寿命延长了45.03%,覆盖率从72.28%提高至98.79%.     

无线传感网中三维覆盖控制和节点调度的研究

无线传感器网络中采用二元感知模型方法计算休眠冗余节点具有局限性和不精确性.本文考虑到实际应用环境对节点感知能力的影响以及传输过程中的路径损耗问题,对监测区域采用三维网格建模,并在概率感知模型的基础上提出一种概率感知衰减模型,同时对当前二维覆盖控制算法存在的各种局限性,提出了一种基于概率的分阶段冗余唤醒策略.仿真结果表明,该算法均衡了网络节点能量,实现了网络能耗的有效性,延长了网络的生存期.     

基于联合节点行为策略的WSN覆盖控制算法

针对无线传感器网络在对移动目标节点覆盖过程中出现网络能量快速消耗问题，提出了一种基于联合节点行为策略的覆盖算法。根据网络模型建立传感器节点与目标节点从属关系，确定覆盖关联模型；利用概率理论求解邻居节点冗余覆盖度，确定最少传感器节点数量；给出了邻居节点覆盖期望值的求解方法；仿真实验表明，该算法与其他算法在网络覆盖率和网络生存周期两个性能指标上均提升了12.39%和15.01%，从而验证了算法的有效性。     

传感网中带有可控阈值的优化协同覆盖算法

传统型的无线传感器网络(WSNs)覆盖受限于节点能量和数据冗余,迫使WSNs异常中断.为此,提出一种带有可控阈值的优化协同覆盖算法(OCC-CT).该算法首先确定关注目标节点(FTNs)的位置信息,利用遗传算法(GA)给出了节点路径规划;其次,通过可控阈值参数和变异参数等特性对事件域节点成簇进行优化,使之节点成簇更为均...     

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.     

UWSNs中基于AUV移动的覆盖盲区修复算法

提出了一种水下无线传感器网络(UWSNs)中基于自主水下航行器(AUV)移动的覆盖算法。首先将要覆盖的区域网格化,然后以适当的策略遍历各个小格,从而实现盲区的覆盖修复。该算法克服了水下环境复杂未知、覆盖场景多样化而难以可靠覆盖的问题,同时使得AUV路径移动消耗最小化。文中还对3D场景和多AUVs协同等情况进行了分析和探讨。仿真实验表明,该算法在覆盖盲区规则、不规则或不连续等场景下均有较好的表现。     

无线传感器网络中基于微粒群算法的优化覆盖机制

建立了无线传感器网络节点覆盖优化数学模型,设计了一种基于二进制随机多目标微粒群优化(SMOPSO)算法.根据最大化覆盖网络目标函数和最小化传感器节点的利用率目标函数进行优化算法操作,以达到降低网络冗余,延长网络生存时间的效果.仿真实验结果表明,本文提出的无线传感器网络优化覆盖方法能够满足节点利用率低、覆盖率高的要求.     

无线传感网络中覆盖保持的K-连通子集构造算法

构造无线传感网络中具有连通覆盖特性的节点子集是实现网络休眠调度、延长网络生命周期的关键技术之一,具有重要的研究意义.已有的研究大多侧重于k覆盖节点子集构造问题,由于k覆盖子集在一定条件下便满足k连通,故人们对k连通子集的构造问题研究较少,但通过构造k覆盖节点子集来实现k连通会耗费过多的节点,代价较大.因此,本文提出一个直接构造k连通1覆盖节点子集的算法-CPC,能够用较少的节点构造出一个既能满足网络的覆盖特性又能够满足k-连通特性的节点子集,使得在任意k-1个节点发生故障时,网络能够仍然保持连通.本文还对算法的正确性进行了严格证明,并通过仿真实验与相关算法进行了性能比较.结果表明,与已有的k覆盖算法相比,CPC算法能够节省约55%的节点数.     

无线传感器网络中基于异构节点的覆盖控制算法

研究了无线传感器网络中基于异构节点的优化覆盖控制问题.异构无线传感器网络由两类能力不同的节点组成,包括普通节点和超级节点.对普通节点采用基于状态轮转的覆盖控制算法,对超级节点采用基于路由表的转发策略.通过两类节点的协作使得网络达到覆盖与连通的目的.模拟结果表明,在具有相同初始能量的情况下,该算法与SHHN-HS算法相比能够延长网络生命期.     

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.     

基于分治策略的无线传感器网络屏障覆盖算法

利用无线传感器网络构建防护屏障以监测重要重要场所的未经授权闯入者是目前物联网的一个重要应用领域.大多数研究集中于如何在一个矩形区域内构建传感器屏障以探测只能沿受限路线移动的闯入者.提出了一个针对传感器基于泊松分布的此问题完整解决方案,可以满足在任意的形状区域内构建带状传感器屏障以探测闯入者.实验证明,该算法能有效减少延迟、验证开销以及拓扑初始化时的计算开销.