能量捕获无线传感器网络中速率自适应路由算法

能量捕获无线传感器网络是无源感知技术中非常重要的一类,它能够有效解决节点能量受限的问题,保持网络运行的持续性.现有的路由方法并未充分利用节点的能量捕获特性,也没有考虑到链路的成功收包率和节点的传输速率.为进一步提高网络的性能,提出了一种结合链路成功收包率的速率自适应路由算法.通过对节点的剩余能量和链路的成功收包率进行建模,给出了一个节点可作为路由中继节点所需要满足的两个条件;基于优化方程,为传输路径上的每一跳节点自适应配置时延最小化的传输速率;提出路由发现步骤来找出端到端传输时延最小的传输路径.实验结果表明,相比于固定传输速率的路由算法,所提算法所得到的传输路径具有较低的端到端传输时延和较高的吞吐率.     

低功耗射频唤醒无线传感器网络设计

针对无线传感器网络采用睡眠/唤醒机制来实现低功耗时,不可避免地引起网络响应时延的问题.在波束供电技术的基础上提出了无线传感器网络低功耗射频唤醒机制,给出了低功耗射频唤醒无线传感器网络节点的硬件结构和详细设计.节点通过从电磁波中获取能量来及时地唤醒自己,以达到提高实时性的目的.性能分析表明低功耗射频唤醒无线传感器网络节点比采用传统睡眠/唤醒机制的节点具有更高的实时性和更低的功耗.     

无线传感器网络能量异构算法的仿真研究

研究无线传感器网络能量异构性问题,针对目前分簇算法主要集中于同构网络,且存在簇头选举机制不合理、网络稳定周期短、节点能耗不均衡等问题,为延长网络稳定周期,提高其在生命周期中所占比例,均衡各节点能量消耗,提出一种中心控制的能量异构分簇算法CHCA.算法采用虚拟节点的思想,通过原网络与虚拟网络间的映射与逆映射,改善簇头选举机制.仿真结果表明,提高了网络的稳定性,充分利用高级节点的能量,均衡了网络中各节点的能量消耗,算法可应用于能量异构的网络.     

无线传感器网络簇内自适应融合算法研究*

无线传感器网络中采集的数据存在着较大的冗余与误差,且影响数据的可靠性。针对这个问题,分析了簇内数据误差成因,提出了一种改进后的自适应数据融合算法。该算法从节点测量数据自身着手,通过迭代得到各个节点测量数据的无偏估计值,以各个节点与估计值的欧氏距离作为各节点可信度的描述。实验证明,该融合算法提高了数据的精度和可信度。同时,通过与分批估计融合方法和传统的自适应加权融合方法的比较分析,表明该方法融合效果更好。     

一种无线传感器网络自适应定位算法

针对无线传感器网络中未知节点分布不均的问题,提出了一种无线传感器网络自适应定位算法。首先通过遍历未知节点,对区域密度进行划分,自适应改变各个区域信标节点虚拟力系数,使得信标节点合理分布于被监测区域中,提高了定位精度。理论分析和实验表明：算法是行之有效的。     

无线传感器网络中的速度自适应追踪算法

已有的基于预测和分簇的目标追踪算法通常需要较多的计算或通信开销,缩短了网络生命周期。针对上述问题,提出一种速度自适应追踪(SAT)算法,能根据被追踪目标的速度与方向,自适应地唤醒和休眠相应的节点。仿真结果表明,SAT算法能减少感应区域内至少47%的活动节点数目,降低通信和计算开销,提高网络能量利用率。     

用于多跳无线传感器网络的能量有效数据转发协议

为了增加无线传感器网络的寿命,必须尽可能地节省节点的能量.节省能量最显著的方法就是在节点不参与数据传输时,使其无线模块处于睡眠状态.本文提出了一种适用于无线传感器网络的可靠、能量有效的数据传输（REEGF）协议.此协议通过使网络节点的唤醒模块工作于周期性的侦听/睡眠方式,当节点有数据业务时,利用节点的唤醒模块把节点的一跳邻居节点同步唤醒,确保数据被及时、可靠地发送.通过采用类似于RTS/CTS的控制信息交换方式和发送忙音, REEGF协议有效地避免了数据传输的隐藏和暴露终端问题.基于节点的位置, REEGF协议采用竞争的方式,选取朝着目标SINK节点前进距离最大的邻节点,作为中转接收节点,实现了路由、MAC和拓扑管理的有机结合,节省了节点的资源.分析表明,在网络节点密度适度的情况下, REEGF协议的可靠性、能量消耗和链路建立时延显著地优于文[8]提出的GeRaF协议.     

无线传感器网络中跨层优化的分簇算法

针对无线传感器网络中节点能量受限问题,提出一种跨出优化的无线传感器网络分簇算法,根据跨层分析方法计算得到的簇数目,将网络区域划分为非均匀的虚拟单元格,采用能量有效策略组织成簇,均衡网络能量消耗.仿真实验证明,采用跨层的方法计算的簇数目可以有效降低节点的能量消耗、延长网络的生存周期.     

适合无线传感器网络的自适应动态电压调节算法*

对于能量有限的传感器网络,在计算复杂度较高的应用中,节省CPU的能耗具有重要意义。针对以事件为驱动的无线传感器网络的任务模式,提出一种基于零散任务模型的自适应DVS算法——ADVS。ADVS算法根据CPU的任务量实时调整工作频率和电压,能在很大程度上降低CPU能耗的同时,保证任务的实时性要求。理论分析和实验结果表明,ADVS算法的实际节能效果接近理论分析值的80%左右,可在很大程度上延长节点的生命周期。     

基于跨层设计的无线传感器网络MAC协议

针对占空比MAC协议存在端到端传输延迟问题,提出一种新的占空比MAC协议——PRMAC。PRMAC通过跨层路由信息帧的提前传送可以调度数据包在一个周期内多跳传输,从而降低网络延迟,提高能量有效性。NS-2仿真结果表明,PRMAC在没有牺牲能量有效性的情况下,改进了传统占空比协议的端到端传输延迟,并能提高网络吞吐量。     

无线传感器网络能量有效自适应频率控制算法

大多数文献都从无线传感器网络路由机制出发考虑节能问题,但是这种假设没有有考虑到在实际应用中传感器可能比无线通信元件消耗更多能量。从这种角度出发,提出了一种有效的传感器节点节能策略,这也关系到无线传感器网络生命周期的长短。利用自适应采样算法来来估计传感器在线最佳采样频率。设计了一种自适应测量系统使传感器能量消耗最小,同时数据采集维持在一个较高的精度。采用环境监控传感器作为研究案例,模拟实验表明相对于传统固定采样率方法这种自适应算法可以将数据采集量减少20%,并且无线传感器网络性能没有下降。     

无线传感器网络分级成簇路由算法

针对时间驱动的数据收集方式,即不同类型的传感器以各自的周期采集数据,提出了一种多级分簇路由（HCRA）算法.在异构无线传感器网络中,应该均衡各类传感节点的能耗.HCRA算法在选举簇首节点时,充分考虑节点的数据采集周期,采用分级的门限阈值,提高了采集数据周期较高的节点成为簇首的概率与频率,延长了采集数据周期较低的节点生存时间.实验仿真表明,与LEACH、LEACH-MAC算法对比,在多级异构网络模型下,HCRA算法提供了更大的网络生存时间,提高了网络的稳定期.     

面向博弈的无线传感器网络自适应路由算法

在无线传感器网络聚簇路由算法基础上,提出了一种面向博弈的自适应路由优化算法.网络中以总体通信能耗最小和延长个体寿命为首要原则,建立源簇到基站的路径;簇首之间相互通信时,在直接、中继以及协作通信方式中,自适应选择路径策略;在路由建立过程中,引入基于博弈论的路由选择算法和路由转发算法,通过两两博弈找出最可靠的下一跳节点,自组织地建立可靠有效的路由路径.仿真实验表明,所提出的路由算法能有效减少通信能耗,延长网络生命周期.     

基于网络编码的传感器网络信息交换算法研究

在以数据为中心的无线传感器网络中,节点间的信息交换问题越来越受到研究者的关注.信息交换的效率反映了网络的服务质量,甚至直接影响到网络的生命周期.立足于分簇的无线传感器网络,分类总结了簇节点拓扑模型,提出了基于网络编码的无线传感器网络簇内信息交换算法.在理论分析和仿真实验的基础上,将网络编码算法与传统信息交换算法进行了比较和总结,深入分析了其性能优劣和适用场景,并展望了信息交换算法未来的研究方向.     

无线传感器网络地理协同通信算法

针对无线传感器网络能量有效性和协同通信节点选取问题,提出基于位置的无线传感器网络协同通信算法(CCABL).该算法通过距离参数选取协同节点及其成员节点,并引入数据融合和分簇思想.协同节点融合成员节点数据,采用F/R(forward/reverse)协同通信传输数据.理论分析和NS2仿真验证表明,与数据融合算法和LEACH分簇算法相比,CCABL算法不仅有效地提高了能量有效性,而且节点能量消耗更加均衡,网络生存期长,同时算法实现简单,控制开销低.     

通过功率控制建立密度自适应的分簇无线传感器网络

无线传感器网络的分簇密度是不定的,通过控制簇头发射功率将能使分簇密度控制在合理范围内.无线传感器网络的"簇头--成员"结构与CDMA的"基站--移动台"结构相似,可以采用CDMA的功率控制机制对无线传感器网络的最小ID分簇算法进行优化.改进后的算法和步骤得到了描述,并给出了控制簇头发射功率的流程图.     

一种无线传感器网络信道接入自适应占空比算法

无线传感器网络中MAC协议最重要的设计目标是减少能量消耗.*基于已有的低占空比工作方式,融入了"七折线"法和加权统计的思想,提出一种新的自适应占空比算法.分析与仿真结果表明,该算法在网络流量较小时,可有效降低空闲节点的占空比、减少能量消耗;并能预测节点下一周期的数据流量,调整其占空比,减少碰撞和阻塞发生的概率;尤其在任务突发模式下,能有效提高节点的数据吞吐量.     

基于Hopfield神经网络算法的WSN路径优化

针对无线传感器网络（WSN）能量有限的特点,提出一种新的基于Hopfield神经网络的路由优化算法,同时给出能量函数各参数之间的关系。通过Matlab软件对不同规模的网络进行仿真,仿真结果表明,该算法是可行的。     

无线传感器网络的一种可调节的拓扑控制算法

在无线传感器网络的拓扑控制问题中,保持节点能耗最低路径和低节点度之间存在一种平衡.最佳的平衡点与具体的应用和网络状态有关.文中提出一种新的拓扑控制算法,使所构造的拓扑能在这两个不一致的目标之间进行调节.该算法所构造的拓扑结构在一极能保持所有能耗最低路径,另一极能使平均节点度逼近理论最小值.仿真结果证实新算法在比已有方案更真实的能量消耗模型下可以保持所有能耗最低路径,同时也显示新算法对节点度有更大的调节范围.     

一种无线传感器网络自适应休眠算法的研究

降低无线传感器网络的能耗一直是迫切解决的问题。通过对无线传感器网络节点能耗分布情况的研究,发现对无线传感器网络节点休眠,可以减少节点收发能耗。针对降低无线传感器网络节点能耗的问题,文中基于多因素、多层次的层次分析法,设计了一种无线传感器网络自适应休眠算法(AHP休眠算法)。实验表明该算法依据信息采集需求和节点剩余能量自适应控制网络节点的休眠和收发,与传统的RS休眠和定时休眠算法对比,提高了节点能量的利用率,延长网络生命期。