有向传感器网络最大覆盖调度算法

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.     

面向不同目标覆盖要求的异构有向传感器网络节点调度算法

针对给定部署区域中不同的监测目标有不同的覆盖需求和现有的调度算法大多针对同构有向传感器节点忽略了节点异构对调度性能的影响的问题,提出两种异构有向传感器网络节点调度策略.一种方法是通过对问题进行数学建模,将节点调度问题转化为目标优化问题,采用改进的和声搜索算法进行求解.改进和声搜索算法针对原始和声搜索在陷入局部最优时的过...     

一种面向目标的有向传感器网络连通覆盖算法

针对传统的有向传感器网络目标覆盖算法只考虑网络覆盖率而不能保证网络连通性的问题,利用目标点部署圆内覆盖最多邻居目标点的候选节点集合和整数线性规划(ILP)模型设计了一种面向目标的连通覆盖算法(CTA)。该算法通过建立目标部署圆内覆盖最多邻居目标点的候选节点集合对随机部署的节点进行初步调度,在此基础上,通过ILP模型找出实现目标检测,并保证整个网络连通性的最少节点数和最佳位置的节点集合。仿真实验表明:CTA在保证目标覆盖率的前提下,不仅极大地降低了网络部署成本,而且保证了网络连通性。     

线型无线传感器网络中的节点调度算法

线型无线传感器网络是一种较为特殊的无线传感器网络类型,其传感器节点的分布区域接近线型区域。在满足监控性能的要求下,通过调度节点,让部分节点工作,其余节点休眠,可有效延长系统生命期。现有的调度算法在线型无线传感器网络下的性能不是很好,针对线型无线传感器网络的特点,提出了异步调度算法和同步调度算法。仿真实验表明,同步调度算法得到的覆盖集的大小为异步调度算法的76%左右,平均覆盖度接近理想最优情况。     

有向传感网分块区域p-覆盖节点调度算法研究

本文研究了分块区域p-覆盖的有向传感网节点调度问题,并提出了一种有效延长网络生存时间的节点调度方案。将区域划分为拥有不同监测需求的子区域,从有向传感器节点感知模型出发,设计了基于网格划分的节点感知范围度量方法,并在此基础上提出了分布式分区域节点调度算法DSSA( Distributed Subarea Sensor-schedule Algorithm),该算法是一个选取最少数量的节点去对每一个子区域进行p-覆盖的分布式贪心算法。算法同时还考虑了整体网络的连通。通过仿真深入评估了DSSA算法的性能。对比实验结果表明,DSSA算法可以显著延长网络生存时间。     

无线传感器网络节点自调度冗余覆盖算法

对于能量受限的无线传感器网络,延长网络存活的时间很关键。针对这个问题,提出了一种基于能量均衡的传感器节点自调度冗余覆盖协议（SRCP）,通过仿真实验对该算法的有关性能进行了评价,性能评价表明：这种算法能有效使用节点能力,延长网络存活时间。     

有向异构无线传感器网络节点覆盖率优化算法

针对有向异构节点部署存在覆盖漏洞多、局部部署不均匀等问题,提出一种有向异构传感器网络目标路径覆盖的精确部署算法（DHPSA）。自主部署过程分为两个阶段：首先,节点在邻居节点的虚拟作用力和指定路径虚拟引力的合力作用下实时选择最优路线部署到目标路径;然后,节点在邻居节点的组合虚拟力作用下通过自主旋转和自主移动实现位置的微调,继而实现对目标路径的精确覆盖。通过仿真实验对比分析,所提算法比基于虚拟力的精确部署算法（VFPSA）在覆盖率方面提高约4.4%、重叠率方面下降约3.4%,移动距离方面减少约2.1%及部署时间减少约4.3%。仿真实验结果表明该部署算法更能有效地增大覆盖率,减小重叠率,降低能耗。     

面向差异化覆盖的异构有向传感器节点调度算法

为延长异构有向传感器网络的寿命，提出一种基于改进珊瑚礁优化算法（ECRO）的面向不同监测目标有不同监测要求的节点调度算法。利用ECRO将传感器集合划分成符合覆盖要求的多个集合，通过集合间的调度达到延长网络寿命的目的。对珊瑚礁优化算法（CRO）的改进体现在四个方面：一是在珊瑚礁的雌雄同体繁殖过程中融入生物地理学优化算法中的迁移操作，保留原有种群的优秀解；二是在雌雄同体繁殖过程中采用一种带有混沌参数的差分变异因子，增强子代的优化能力；三是通过对最差个体执行随机反向学习，增强种群的多样性；四是通过CRO与模拟退火算法的结合，增强算法的局部搜索能力。对数值基准函数和节点调度进行了大量的仿真实验。在数值测试方面的结果表明，与遗传算法、模拟退火算法、差分进化算法及其改进算法相比，ECRO的优化能力更强；在传感器网络节点调度方面的结果表明，与贪婪算法、基于学习自动机的差分进化（LADE）算法和未改进的CRO相比，ECRO使网络寿命分别提高了53.8%、19.0%和26.6%，验证了所提算法的有效性。     

面向差异化覆盖的异构有向传感器节点调度算法

为延长异构有向传感器网络的寿命,提出一种基于改进珊瑚礁优化算法（ECRO）的面向不同监测目标有不同监测要求的节点调度算法。利用ECRO将传感器集合划分成符合覆盖要求的多个集合,通过集合间的调度达到延长网络寿命的目的。对珊瑚礁优化算法（CRO）的改进体现在四个方面：一是在珊瑚礁的雌雄同体繁殖过程中融入生物地理学优化算法中的迁移操作,保留原有种群的优秀解;二是在雌雄同体繁殖过程中采用一种带有混沌参数的差分变异因子,增强子代的优化能力;三是通过对最差个体执行随机反向学习,增强种群的多样性;四是通过CRO与模拟退火算法的结合,增强算法的局部搜索能力。对数值基准函数和节点调度进行了大量的仿真实验。在数值测试方面的结果表明,与遗传算法、模拟退火算法、差分进化算法及其改进算法相比,ECRO的优化能力更强;在传感器网络节点调度方面的结果表明,与贪婪算法、基于学习自动机的差分进化（LADE）算法和未改进的CRO相比,ECRO使网络寿命分别提高了53.8%、19.0%和26.6%,验证了所提算法的有效性。     

有向异构传感器网络覆盖优化算法

针对有向异构传感器网线随机部署产生覆盖重叠和盲区这一问题,受到虚拟势场算法的启发,提出了基于虚拟势场的有向异构传感器网络覆盖优化算法（PCADH）。以有向感知模型为基础,引入重叠质心、有效质心和虚拟边界质心的概念,对有向异构传感器网络进行虚拟受力优化、节点往复运动优化和边界优化处理。仿真结果表明：算法可以快速有效地提高有向异构无线传感器网络的覆盖率。     

基于差分算法的异构无线传感器网络多重覆盖节点调度方案

针对部署区域中存在多个不同覆盖质量需求的目标,本文提出一种基于多重覆盖算法的异构节点调度机制。该算法在满足区域覆盖要求和重点区域监测目标多重覆盖的要求,及节点能量的约束条件下,以网络的有效覆盖率最大和工作节点数目最少为目标,借助改进的差分算法来对节点状态进行优化达到提高网络覆盖性能和降低网络能耗的目的。仿真结果显示,本文的算法在满足热点目标监测要求的前提下,最大限度地兼顾网络的区域覆盖质量,减少了网络的能耗;较之随机调度算法,本文算法在覆盖率和网络能耗方面优于后者。     

有向传感器网络覆盖预测模型与数量估计

有向传感器网络由大量有向传感器节点组成,不同于有着全向感知范围的全向传感器网络,有向传感器网络的感知范围是一个扇形区域.研究了有向传感器网络的覆盖预测模型及数量估计问题.针对节点随机部署的应用环境,在初始部署网络时,为满足一定的覆盖率要求,在充分考虑了目标区域边界效应的基础上,提出了一种基于概率的网络覆盖预测模型.基于该模型,对初始部署的节点数目进行了预测.通过仿真实验,对结果进行了分析.结果表明：利用所提模型得到的理论值与实验真实值拟合较好,且更符合实际应用需求.     

有向传感器网络覆盖控制算法

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.     

一种新的有向传感器网络覆盖增强算法

针对现有有向传感器网络覆盖增强方法算法较复杂及覆盖率不够高等问题,提出了一种新的有向传感器网络覆盖增强算法。每次取一重覆盖区域面积最大的传感器节点及其传感方向,使得整个网络的一重覆盖区域较多,重叠区较少,可提高网络的覆盖率;同时考虑了冗余节点休眠的情况,当网络中有节点失效时,将其周围的休眠节点激活,并重新部署失效节点周围的节点,以此保证网络有较长的寿命和较好的覆盖效果。对比实验表明,与现有算法相比,本算法原理简单,且在相同节点数目和传感半径情况下,覆盖率分别提高了20%和15%左右。     

三维水下移动传感网多目标有向路径覆盖增强研究

水下传感网中实现多个移动目标的协同追踪任是一个技术难题,针对这个问题论文提出了一种分布式的多目标有向路径覆盖增强算法。在实际的三维水下传感网中,水下传感器节点会随着水流运动而移动,被追踪的目标具有自主行动能力。假设移动规律遵从Meandering Current Mobility模型,多个运动目标沿着基于概率的Random Walk移动模型轨迹运动。在论文提出的算法中,覆盖运动路径的传感器节点通过两跳邻居节点范围内的水下传感器节点协同决策来实现最大化路径覆盖,通过调整水下传感器节点自身的有向覆盖方向达到多目标轨迹路径有向覆盖率平均值最大,并使多目标轨迹路径有向覆盖率标准方差尽量小。最后论文通过MATLAB软件仿真来验证分布式覆盖增强算法的有效性,能够显著提高多个移动目标的路径覆盖率。     

异构传感器网络节点部署算法

传感器节点的部署方式有确定性的和自组织两种。研究了由高级节点和普通节点组成的异构传感器网络的节点部署问题。给出一种满足连通覆盖条件的最大化网络寿命模型,通过分析节点的能量消耗,计算出了最大化网络寿命时两种节点的部署比例,提出了最大化网络寿命的节点部署算法。     

传感网节点调度方法综述

节能是传感网的关键问题,而节点调度是延长传感网工作寿命的有效方法。本文建立了节点调度的抽象模型,分析了节点调度方法的设计空间和设计目标,给出了分类方法,并从这两个方面描述了当前典型的节点调度方法,比较了这些方法的特点,最后给出了节点调度方法未来的研究方向。