基于改进粒子群的无线传感网络覆盖优化方法

常规的无线传感网络覆盖方法一般采用三角划分策略,存在覆盖节点分布不均匀、覆盖范围有限、覆盖率较低等不足,具有较大的局限性。针对此问题,引入改进粒子群算法,提出一种全新的覆盖优化方法。首先,设计无线传感网络区域覆盖,使传感器节点均匀覆盖在整个待监测物体所在区域;其次,建立节点感知模型,实时反映像素点与无线传感器节点距离的动态变化;最后,设计基于改进粒子群的覆盖优化算法,实现无线传感网络覆盖率最大化的目标。实验结果表明,所提方法能够显著提高网络区域覆盖率,覆盖率均在96%以上,全局覆盖优化能力较强。     

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.     

面向三维的无线传感器网络覆盖增强算法

覆盖作为无线传感器网络中基本问题直接影响着网络的服务质量,在分析传统二维无线传感器网络覆盖增强算法的基础上,建立新的传感器节点三维感知模型,在此基础上提出了一种面向三维空间的无线传感器网络覆盖增强节能算法.该算法通过智能算法优化调节传感器节点位置从而使节点比较均匀分布在监测区域中,在此基础上,采用集合覆盖模型算法计算出...     

Ad Hoc网络区域最小覆盖方法研究

覆盖控制作为无线传感器网络中的一个基本问题,反映了网络所能提供的“感知”服务质量,可以使无线传感器网络的空间资源得到优化分配,进而更好地完成环境感知、信息获取和有效传输的任务.如何计算同时满足“覆盖要求”（工作节点必须能够完全覆盖目标区域）和“连通性要求”（工作节点组成的通信网络必须是连通的）的最小节点集合,是一个NP难问题.本文设计了一种基于目标区域Voronoi划分的改进集中式近似算法,用于计算完全覆盖目标区域所需要的近似最小节点集.     

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.     

入侵轨迹建模与WSN栅栏覆盖分段调度算法研究

无线传感器网络栅栏覆盖在入侵检测方面发挥着重要作用,如何调度栅栏并延长网络的生存时间已成为重点研究问题.在无线传感器网络中设计合理的调度算法,分时激活传感器节点从而延长网络生存时间是大多数研究的方向,然而仅仅通过分时调度传感器节点已很难大幅度提高网络的生存时间.因此设计了一种分时与分段相结合的无线传感器网络栅栏调度算法,该算法通过分析入侵目标穿越传感器网络部署区域的行为特征,建立入侵目标的轨迹模型,该模型在保证栅栏对入侵目标具有较高检测率的情况下预测入侵目标可能穿越栅栏的区域并分段激活栅栏从而大大减少了传感器节点的能量消耗.最后仿真实验验证了本文算法与传统的分时调度算法相比能大幅度提高网络的生存时间.     

无线多媒体传感器网络混合虚拟势场覆盖研究

主要研究无线多媒体传感器网络的模型优化和区域覆盖增强问题.首先从多媒体传感器节点具有方向性的感知特性出发,针对视频可接受清晰度问题,设计了一种改进的扇环感知模型,并以此为基础对无线多媒体传感器网络(WMSN)中区域覆盖增强问题进行研究.其次,采用混合虚拟势场对WMSN 的区域覆盖进行增强,质心在虚拟势场产生的引力和斥力作用下运动.算法针对传统虚拟势场可能出现因局部极小而导致覆盖优化效果降低的问题改进了斥力函数,引入邻居节点共同覆盖率辅助节点感知方向的调整.并在传感器节点迭代完成后引入边界斥力,以进一步优化边界节点的利用率.最后通过一系列的模拟仿真实验和效率对比表明了算法的有效性.     

视频传感器网络中无盲区监视优化

针对监控区域存在障碍物的情况,从无线视频传感节点的有向感知特性出发,讨论了视频传感器网络覆盖效果与监控区域之间的相互关系.在此基础上,定义了视频传感器网络的无盲区覆盖模型.基于虚拟势场的工作原理,提出了一种适用于无盲区覆盖模型的覆盖率动态优化算法PFOFSA(potential field based occlusion-free surveillance algorithm).设计了PFOFSA中虚拟力的相互作用方法与监控节点运动规则,通过监控区域、重叠区域和遮挡区域之间的相互作用,逐步消除网络中的感知重叠区和盲区,优化视频无线传感器网络的覆盖率.最后,通过一系列的仿真实验分析了不同监控区域参数对PFOFSA算法的影响,验证了算法的有效性.     

无线传感器网络覆盖优化算法的仿真研究

关于优化网络生命周期,研究无线传感器覆盖问题,针对无线传感器网络节点存在严重冗余问题,影响网络覆盖优化机制,导致传统算法网络覆盖率低,能量大量消耗,网络生存时间短等难题.为了提高无线传感器网络的覆盖率,有效延长网络生存时间,提出一种基于蚁群算法的无线传感网络覆盖优化机制.首先把网络监测区域划离散化成若干个网格点,将网络有效覆盖率和节点最小利用率作为优化目标,建立一个组合优化数学模型,然后利用蚁群算法对优化模型进行求解,从而得到最优网络覆盖率.仿真结果表明,不仅很好地降低了节点的冗余,减少了网络的能量消耗,而且有效地提高了网络的覆盖率,从而达到了延长网络的生存周期的目的.     

任意感知模型的传感器网络覆盖度判定算法

覆盖问题是无线传感器中的一个基本问题,反映了网络所提供的"感知"服务质量,为解决任意感知模型的无线传感器网络覆盖度判定问题,结合区域封闭性和计算几何的相关知识,本文提出了将复杂的区域覆盖问题转化为易于解决的点覆盖问题。在此基础上,给出了基于覆盖交点集合的判断算法,即找到任意两个传感器感知区域边界线之间以及每个传感器与覆盖区域边界线之间的所有交点,其中位于覆盖区域内或者边界上交点的最小覆盖度即为传感器网络的覆盖度。     

改进虚拟力算法增强三维异构网络覆盖

节点覆盖是无线传感器网络关键技术之一,针对无线传感器网络中的三维覆盖问题进行了深入的研究,首先对三维覆盖控制算法相关问题进行了详细阐述,在此基础上提出了一种基于虚拟力的三维异构无线传感器网络覆盖控制算法,最后给出算法仿真结果和简单总结.仿真表明该算法具有良好的覆盖效果.     

一种新型的WSN冗余覆盖与节能路由算法

针对无线传感器网络的冗余覆盖问题,在K-覆盖判定算法和部分冗余覆盖算法基础上,提出一种可调冗余覆盖算法。该算法遵循覆盖最大化原则,能降低网络能耗。在可调冗余覆盖算法处理后的高效网络中,给出结合最短路径和最小生成树的最短路径树算法,在网络中构建若干棵以Sink节点为根的最短路径树,进一步降低网络能耗。仿真结果表明,在随机部署网络中,当规定网络覆盖冗余度为2时,2种算法平均可降低能耗20.27%左右。     

基于粒子群算法的WSN覆盖优化

为了提高无线传感器网络性能,针对节点的分布与覆盖方案进行了研究,将拟物力算法中的拟万有引力和拟库仑力与粒子群算法相结合,提出了一种基于惯性权重的拟物粒子群算法。增强了算法全局搜索能力,更快地收敛至全局最优解,减少算法时耗和重复覆盖。仿真结果证明新的算法比基本粒子群和基于惯性权重的标准粒子群算法的全局收敛速度更快,覆盖率更高,重复覆盖的比率更低。     

求解方格packing问题的启发式算法

沿着拟物与拟人的途径，本文为一类具有ＮＰ难度的方格ｐａｃｋｉｎｇ问题得到了实用的近似求解算法。以此算法为基础可以发展出一种为大规模集成电路芯片裁切工作做计算机辅助设计的高效的软件系统。     

基于深度森林的无线传感器网络故障分类算法

针对无线传感器网络(WSN)节点容易出现故障从而导致网络瘫痪的问题,提出了一种基于改进的深度森林的无线传感器网络故障分类方法;深度森林是基于森林的集成学习方法,其输入是多维特征向量,特征向量将由多粒度扫描和级联森林这两个主要组成部分进行处理,多粒度扫描通过处理数据之间的关系来增强数据表示的能力,级联森林用于分类或预测;针对级联森林部分随着层数的增加可能造成的维数问题进行优化后,将该算法用于故障分类可以提高故障诊断的精确度;在仿真验证阶段,将该算法与深度神经网络(DNN)和支持向量机(SVM)算法进行对比;结果显示,该算法可以准确地识别出不同的故障类型,并且在损坏故障和电源故障的识别达到了最高精度,综合平均精度在98.4%;对偏移故障、漂移故障和通信故障的识别略低于卷积神经网络(CNN)算法,但综合训练时间、参数调节来看,该算法更能满足实际工程的需要。     

基于节点轮换的无线传感器网络节能策略研究

针对节点冗余造成无线传感器网络(WSN)瓶颈节点能量消耗过快的问题,提出了一种基于节点轮换休眠的能量优化方法.首先建立了WSN能量优化的多目标数学模型,利用多目标规划问题的标量化处理将问题转化为单目标优化问题.然后提出节点轮换休眠策略算法.实验表明,本算法对WSN优化后的能量节约率在20%以上,且瓶颈节点能量消耗更加均匀.因此它能有效提高无线传感器网络的性能,是一种应用性较强的WSN能量优化算法.     

一种无线传感器网络中的多维K-NN查询优化算法

提出了一种基于过滤器的无线传感器网络多维K-NN查询优化算法PREDICTOR.过滤器是设置在节点端的取值分布区间,用来屏蔽节点发送属于区间内的数据,从而节省节点能耗.在服务器端保存有各节点的历史样本数据,根据K-NN查询请求和样本数据的分布范围为节点定义过滤器.提出了3种优化策略:(1) 过滤器覆盖区间大小分配策略的动态调整方法,使得进入最终查询结果可能性小的节点拥有较大的覆盖区间;(2) 节点间过滤器共享方法,使得历史样本数据相近的节点使用相同的过滤器;(3) 过滤器压缩传输方法,减少为不同K-NN查询更新过滤器的代价.通过实验评价,验证了PREDICTOR算法的能量有效性,与朴素算法相比,极大地降低了数据传输量.     

基于NSGA-II的无线传感网络簇首选择算法

延长网络生命周期是无线传感网络需要解决的主要问题之一,拓扑控制对于延长网络生命周期具有重要意义.针对分簇结构无线传感网络的簇首选择问题,提出一种基于NSGA-II的多目标簇首选择算法.同时考虑网络通信距离、能量消耗、负载均衡以及节点生存时间等多个优化目标,通过理论计算确定最优簇首数量指导种群初始化,引入正交实验机制降低搜索次数,提高寻优效率.实验结果表明, 所提出的算法与低功耗自适应层次分簇(LEACH)算法相比,簇首分布均匀、负载均衡,可明显延长网络的生命周期,与标准NSGA-II算法相比,可更好地提高搜索寻优效率.     

传感器网络能源有效任务分配算法

为了延长网络生命期,传感器网络在设计过程中,通常利用节点本身的处理能力,进行网内处理,以减少通信量,节省能量.在传感器网络内引入处理或计算后,应用可以描述为一个任务集及任务之间的数据依赖关系.不同的任务分配方案导致应用执行所需的通信量和计算量不同,从而影响应用执行的能量消耗.在使用任务图对传感器网络应用描述的基础上,提出了传感器网络任务分配模型.由于应用的任务可划分为感知任务集和处理任务集,因而传感器网络中的任务分配可分成感知任务分配和处理任务分配两个阶段.针对处理任务分配,将其建模为二次0-1规划问题,并提出了分布式逐层优化分配算法OALL.仿真实验验证了分布式算法OALL的有效性.     

一种无线传感器网络中的多维K-NN查询优化算法

提出了一种基于过滤器的无线传感器网络多维K-NN查询优化算法PREDICTOR.过滤器是设置在节点端的取值分布区间,用来屏蔽节点发送属于区间内的数据,从而节省节点能耗.在服务器端保存有各节点的历史样本数据,根据K-NN查询请求和样本数据的分布范围为节点定义过滤器.提出了3种优化策略:(1) 过滤器覆盖区间大小分配策略的动态调整方法,使得进入最终查询结果可能性小的节点拥有较大的覆盖区间;(2) 节点间过滤器共享方法,使得历史样本数据相近的节点使用相同的过滤器;(3) 过滤器压缩传输方法,减少为不同K-NN查询更新过滤器的代价.通过实验评价,验证了PREDICTOR算法的能量有效性,与朴素算法相比,极大地降低了数据传输量.