一对多充电方式下WRSN移动充电器驻点选择策略

能量问题是约束无线传感器网络发展的一大瓶颈,借助磁耦合谐振充电技术,可实现单个充电装置同时对多个传感器节点进行能量补充,从而提高网络充电效率,降低充电成本。现有的单对多充电方案往往忽略了磁耦合谐振充电技术的能量分配,对于移动充电器的停靠位置(即驻点)没有考虑发射线圈和接收线圈的互感对能量传输效率的影响。线圈之间的距离是影 响互感的关键物理因素。本文提出一种在线能量补充策略(OMRN)。该策略基于互感模型和连续平面上的重心法选址问题,根据线圈之间的距离找出移动充电器的最优驻点,让多个节点能量接收达到均衡,从而减少总充电时长,使充电效率最大化。     

多障碍环境中基于虚拟势场的无线传感网有向充电器部署方法

无线可充电传感网中,传统的充电器部署方式通常不考虑网络中存在障碍物的场景,且已有的工作中主要考虑的是全向无线充电器的部署问题,因此具有相当大的局限性。为此,本文研究了多障碍环境中的有向充电器部署问题,将节点分布视为若干个正态分布模型,并采用了EM算法求解GMM高斯混合模型,从而将整个传感网区域划分为多个子区域,在每个子区域中使用虚拟势场方法,同时引入虚拟引力与斥力使得有向充电器在这两种虚拟力作用下能够灵活规避障碍物区域的同时调整到充电效用较高的位置。仿真结果表明,与现有的有向充电器部署算法及其他随机算法相比,本充电器部署策略能够显著提高传感器节点的有效覆盖率与充电效用。     

一种多目标的覆盖优化策略在WSNs中的应用

针对目前无线传感器网络（WSNs）能量均衡覆盖策略大都基于节点静态感知能耗的不足,提出一种基于节点的动态能耗和网络覆盖率的多目标覆盖优化策略.该优化覆盖策略将动态路由协议引入到覆盖控制优化中,计算覆盖区域在不同节点分布下的动态通信能耗和网络的剩余能量,再结合区域覆盖率构成对覆盖和能量综合指数评价的优化函数.最后利用改进差分进化算法和差分进化算法对优化函数进行仿真,并利用覆盖结果验证策略的有效性.仿真结果表明：提出的覆盖优化策略既能使网络达到较高覆盖率,同时又能保证网络的能耗动态均衡,并将改进差分进化算法与常规差分进化算法比较,结果表明：前者克服了早熟现象,覆盖和能量的综合优化函数值更高,达到了6.184.     

能量受限的单移动设备无线充电调度算法

基于磁耦合谐振的多节点充电技术为解决无线传感网络的健壮性问题提供了潜在的解决方法。为了减少充电设备的移动能耗,保证充电规划的可调度性,结合磁耦合谐振的充电效率,采用蜂窝网状结构将网络分割成若干充电区域,提出了基于移动充电设备的无线传感器网络充电调度算法。由于实际的移动设备能量通常有限,在每个充电周期内综合考虑移动设备能量、节点剩余能量等,提出了自适应动态算法以自动选择k个充电区域。规划充电路径时,采用实时性较好的弹性网络算法来满足网络节点的充电需求。仿真结果表明,充电设备能量的大小会直接影响网络的总能量与最小剩余能量,算法在设备能量有限时能够最大化网络的最小能量,延长网络的生命周期。     

一种基于概率感知的持续目标覆盖算法

目标覆盖是无线充电传感器网络的研究热点，基于概率感知优化充电部署仍然是一个开放性问题。本文提出一种基于概率感知的持续目标覆盖算法（CtarP），先根据联合概率感知构建目标的单，双概率覆盖圆，确定覆盖每个目标的概率覆盖集。接着，确定节点优先级，节点参与覆盖的目标越多，优先级越高。最后，根据节点优先级设计目标概率覆盖方案，优化充电部署。通过单MC的周期充电，实现高效率的持续目标覆盖。仿真结果证明CtarP方法具有较高的目标覆盖率和充电效率。     

无线可充电传感网的高能效移动充电策略

采用无线能量传输技术的移动充电在无线可充电传感网的能量供给中扮演着重要角色。现有相关研究通常忽略了节点在等待充电时的能耗,简化对节点剩余能量阈值的假设,容易使节点耗尽能量而暂停工作。针对这一问题,文中提出一种新的移动充电策略,建立一种节点剩余能量预测模型以匹配节点的充电需求,分别构建了带权路径最小化以及基于带权路径的能量分配最大化问题,并分别采用遗传算法与线性规划对两者进行求解。通过仿真对所提移动充电策略进行了评估并与现有研究进行了对比。结果显示,所提移动充电策略有更高的移动充电能效,可维持网络长期正常工作。     

WRSN中多MC协同的一对多能量补充策略

无线可充电传感网络(Wireless Rechargeable Sensor Networks, WRSN)由于受到传感器有限的电池容量限制,所面临的一项重要挑战是如何调度移动充电器MC(Mobile Charger)及时为传感器进行充电,避免传感器由于能量过低而失效。然而现有的充电策略中单MC充电策略难以满足大规模WRSNs的电量需求,多MC充电策略常忽略充电的均衡性。针对WRSN中多MC协同充电问题,提出一种多MC协同的一对多能量补充策略(MTORN)。首先通过相交圆算法将网络中的传感器节点划分为若干个节点簇,MC根据节点簇的平均剩余能量以及距离划分簇的优先级,每个MC前往不同的节点簇进行一对多充电从而提高充电效率。仿真结果表明,与现有的算法相比,MTORN能够有效降低网络中传感器节点失效数量和MC的移动成本,延长网络生存时间。     

基于移动充电设备的无线传感网络充电策略研究综述

近年来,利用移动充电设备为传感器节点补充能量,消除电池供电方式导致的网络生存期限制,成为传感器网络的研究热点.从多个角度介绍基于移动充电设备的无线传感器网络充电策略的研究现状,总结了基于移动充电车或无人机的充电策略,在充电方式选择、路径优化、充电设备数量优化等方面的研究成果,并讨论充电策略研究所面临的挑战以及未来可能的...     

基于改进萤火虫算法的覆盖优化方法

针对无线传感器网络中目标区域仅部署静态节点和移动节点时,分别存在覆盖率低和成本高的问题,提出一种基于改进萤火虫算法的覆盖优化方法。首先,将静态和移动传感器节点随机部署在目标区域内,改进位置公式和步长因子,提高全局搜索能力,加快搜索速度;其次,利用改进萤火虫算法初步确定移动传感器节点的候选目标位置;最后,通过目标位置优化方法得到节点的最佳目标位置,从而完成覆盖优化。仿真结果表明,与基于PSO算法和CS算法等启发式算法的覆盖优化相比,该优化方法能够缩短平均移动距离,提高网络覆盖率,节省节点能量,延长网络生命周期。     

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。     

无线传感器网络覆盖率与节能性研究

在无线传感器网络中,节点的能量是有限的,因此各节点覆盖区域的重叠度必须减少,而且对节点的能量必须合理利用,以延长网络生命周期。提出了一种基于能量感知的区域覆盖算法,在该算法中,活动节点根据簇内每个传感器节点的覆盖区域和剩余能量来确定,在保持网络高覆盖率的情况下,使活动节点的数目最小化。仿真结果表明,相较于其他算法,提高了网络覆盖率,并能够获得更长的生命周期。     

基于布谷鸟搜索的混合传感器网络覆盖优化策略

静态传感器网络与移动传感器网络分别存在网络覆盖率较低和部署成本高的问题。为此,在混合传感器网络基础上,提出一种基于布谷鸟搜索(CS)的覆盖优化策略。将混合传感器节点随机部署在目标区域,利用CS算法初步确定移动传感器节点的候选目标位置,通过位置优化方案得到移动传感器节点的最佳目标位置以完成覆盖优化。仿真结果表明,与遗传算法和粒子群优化算法相比,该优化策略能够有效缩短平均移动距离,减少移动节点数量,提高目标区域覆盖率。     

多障碍场景的有向传感器网络覆盖优化算法

针对监控区域中存在障碍物的情况,引入一种避障策略,提出基于虚拟势场的传感器网络覆盖优化算法。该算法基于有向感知模型,通过重叠覆盖区域、有效覆盖区域和障碍物遮挡区域之间虚拟力的相互作用,调整节点的传感方向,逐步消除网络中的重叠覆盖区域和障碍物遮挡区域,并根据分布在边界区域的边界节点进行改进,通过在边界线上增加一个虚拟邻居节点,实现有向传感器网络的覆盖性能增强,并分析传感器参数对覆盖率的影响。仿真结果表明,在有障碍物的情况下,该算法可有效提高网络覆盖率。     

基于多策略混合改进HHO算法的WSN节点覆盖优化

针对监测区域内无线传感器网络节点部署容易出现分布不均匀、有效覆盖率低等问题,提出一种多策略混合改进哈里斯鹰算法的WSN节点覆盖优化策略。利用Fuch无限折叠混沌初始化、自适应精英个体对立学习、正余弦优化和高斯与拉普拉斯最优解变异策略对标准哈里斯鹰优化算法的性能进行改进。利用改进算法求解WSN节点覆盖优化问题,以监测区域网络覆盖率最大为目标,对节点部署位置寻优。实验结果表明,改进策略能够得到更高的网络覆盖率,减少传感节点冗余,延长网络生存时间。     

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。     

复杂区域的有向传感器网络覆盖优化算法

在现有的有向传感器网络中,节点模型多以质心点围绕扇形顶点进行旋转,由于此类模型中节点旋转面积是一个整圆,因此会增加网络能源消耗和部署时间。针对复杂区域的无线传感器网络覆盖优化问题,使用以扇形节点围绕质心点转动的节点模型,提出一种基于虚拟势场的复杂区域覆盖优化算法( COACA),通过减小节点的旋转面积实现部署优化。针对影响算法覆盖率的相关参数进行仿真实验,并与PFPCE算法进行对比,实验结果验证了COACA算法在覆盖率和时间效率上的优越性。     

基于微粒群优化的有向传感器网络覆盖增强算法

覆盖作为无线传感器网络监测中的基础问题反映了无线传感器网络的感知服务质量.在分析节点主感知方向可调模型的基础上,提出了一种微粒群优化的有向传感器网络覆盖增强算法.该算法针对节点主感知方向设计微粒适应值函数和种群进化策略, 以区域覆盖率为优化目标,通过微粒群优化有效调整传感器节点的主感知方向,从而达到有向传感器网络的覆盖增强.实验验证了算法的有效性.     

无线充电传感器网络能量效率优化研究

本文将SWIPT技术应用到无线充电传感器网络中,提出了一种基于SWIPT的协作传输协议（简称CTS）,利用无线信息和能量的协作传输来提高无线能量传输的效率。在此基础上,设计了一个以最大化网络效用为目的的资源分配策略优化问题,并提出RAPOA算法来求解问题。仿真实验表明CTS最大化了网络效用,提高了无线充电传感器网络的能量传输效率。     

可充电无线传感网络能量均衡路由算法

针对可充电无线传感网络中的能量均衡路由问题,提出在稳定功率无线充电和监测数据收集网络场景下的多路径路由算法和机会路由算法,以实现网络的能量均衡。首先,通过电磁传播理论构建了无线传感节点的充电和接收功率关系模型;然后,考虑网络中无线传感节点的发送能耗和接收能耗,基于上述充电模型将网络能量均衡的路由问题转化为网络节点运行时间的最大最小化问题,通过线性规划得到的各链路流量用以指导路由中数据流量分配;最后,考虑一种更加现实的低功耗的场景,并提出了一种基于机会路由的能量均衡路由算法。实验结果表明,与最短路径路由（SPR）和期望周期最短路由（EDC）算法相比较,所提出的两种路由算法均能有效提高采集能量的利用率和工作周期内的网络生命周期。     

面向三维的有向异构传感器网络覆盖优化算法

针对面向三维的有向异构传感器网络随机部署节点产生的覆盖重叠区和盲区的问题,提出了一种基于粒子群优化（PSO）算法面向三维的有向异构传感器网络覆盖优化算法（PSOTDH）。该算法在建立新的三维有向感知模型的基础上,在模型中引入三维重叠质心、三维有效质心和三维边界质心的概念,通过PSO算法对面向三维的有向异构传感器网络进行三维覆盖重叠区域优化和三维边界节点优化处理,使节点的主传感方向发生改变,从而使三维重叠质心、三维有效质心和三维边界质心分布更加均匀,进而达到提高覆盖率的目的。仿真结果表明,该算法经过25次优化以后可以提高网络覆盖率约27.82%。由此可见,该算法能够快速、有效地提高网络的覆盖率。