一种基于演化博弈的无线传感器网络安全决策算法（英文）

研究无线传感器网络（wireless sensor networks,WSNs）安全时,针对恶意入侵攻击,传统博弈大多是基于参与者完全理性提出假设。本文首先针对现实社会中的有限理性条件,运用演化博弈理论建立攻防模型,分析博弈双方的策略选择过程,求解演化稳定均衡并设计最优策略选取算法。其次考虑到攻防过程的策略依存性,引入奖励惩罚机制改进复制者动态方程,探究奖惩因子对攻防双方策略收敛的影响。仿真结果表明该模型的合理性和算法的有效性,该方案可为无线传感器网络安全机制设计提供参考。     

基于混合元胞自动机算法的低噪声锯片优化设计

针对圆锯片的减振降噪拓扑优化设计,基于混合元胞自动机算法建立了以结构振动衰减、噪声降低为设计目标,以指定位置载荷力响应、位移响应为多约束条件的动力学拓扑优化模型,得到了满足刚度条件下锯片的最优开槽形式。将该优化锯片与普通锯片进行噪声分析比较,结果表明:优化结构在时域上降低了噪声声压级5~6 d B,在频域上明显降低了声压响应幅度、分散了声压能量,混合元胞自动机算法可为低噪声锯片的动力学拓扑设计提供新思路和理论支持。     

林火蔓延模拟元胞自动机算法研究

二维元胞自动机模型常用于林火蔓延中,但其存在迭代次数过多、进化过程不充分以及结束迭代的条件不明确等缺点。针对上述问题,提出一种基于多目标遗传算法的三维元胞空间林火蔓延模型。首先,将影响和决定林火蔓延因子的主体作为元胞引进二维元胞自动机模型中;其次,为了减少二维元胞自动机模型的迭代次数,明确结束迭代的条件,首先对初始化方式改进,采用三维球形元胞空间对二维元胞空间进行改进,其次通过多目标遗传算法对元胞自动机算法进行改进,从而提高林火蔓延模型预测精度。通过仿真结果,对比分析传统的二维元胞自动机模型、王正非模型以及Rothermel模型与本文提出的方法,可知本文提出的方法迭代次数大幅减少,运行时间大幅下降,使得元胞自动机的运行效率得到了显著提高。此外元胞自动机的终止条件得到了明确,且实际林火蔓延过程与提出的林火蔓延模型的实验仿真结果具有较高的相似性。     

基于二维元胞自动机的铣刀片温度场算法研究

切削热是铣刀片磨损和破损产生的重要原因.对铣刀片温度场研究的传统方法是有限元法.为了实现三维复杂槽型铣刀片槽型优化中能直接利用分析得到的数据进行自组织动态设计,文中结合切削温度试验,利用元胞自动机理论对铣刀片温度场进行研究,建立了二维波形刃铣刀片温度场算法系统,得出切削中各点的温度场,为刀片槽型重构奠定基础.     

多边形邻域元胞自动机

介绍一种利用元胞自动机思想求解二维弹性力学问题的方法。该算法将问题求解域离散成随机分布的场节点,每个场节点被定义为一个元胞,而其位移则为元胞的状态量。算法规定,每一个元胞都有一个多边形的邻域,此邻域内包含其它元胞。借助于有限元插值思想,算法建立了任意一个元胞状态量和相邻元胞状态量的关系,将二维弹性力学问题的求解转化为元胞状态量的演化。本研究中的演化规则考虑了遗传因素,演化过程具有并行性,因此可提高计算效率。通过随机分布点建立的元胞自动机是一种无网格算法,但在二维问题边界附近可以与有限元网格无缝连接,因此在固体力学计算中具有较好的应用前景。数值算例验证了算法的合理性和可行性。     

一种基于移动Sink的无线传感器网络路由算法

节能是无线传感器网络路由算法设计的一个核心问题,通过减少数据传递跳数或数据量可以尽可能延长节点寿命,保证网内数据通信。但是Sink节点周围的节点因通信负担过大而导致能量将很快耗尽。针对这一问题提出了一种基于剩余能量分布的移动Sink节点路由协议,利用剩余能量扫描算法收集网络的能量分布信息,根据能量分布决定Sink节点的移动,实现了数据汇集的负载平衡,并且在事件区域利用局部数据融合减少了网内冗余数据。仿真实验与MintRoute路由算法的比较结果表明,该路由算法在保存网络能量和减少网内数据通信量方面有明显的优势。     

基于混合元胞自动机算法的连续体结构非线性拓扑优化

采用一种无梯度的混合元胞自动机(HCA)算法,通过将元胞自动机(CA)规则与LS-DYNA求解器耦合来实现拓扑优化,解决了材料非线性小变形工况在迭代过程中的振荡不收敛及突变现象。通过引入体积约束函数并不断更新应变能密度目标值,使优化结构的质量能够精确收敛于目标质量,实现了拓扑优化结果对结构尺寸优化的目的。研究结果表明,非线性分析对实际工程中的结构优化设计非常重要,结合LS-DYNA求解器的HCA拓扑优化算法对求解非线性问题高效可靠,能够有效减少奇异解并消除棋盘格现象,具有良好的工程应用价值。     

基于元胞自动机的铣刀片应力场分析

铣削力是造成铣刀片冲击破损的直接原因,对铣刀片应力场分析的传统方法是有限元法,其分析结果难以直接利用于铣刀片的再设计。本文基于元胞自动机的基本理论,借用有限元的离散和插值技术,建立了三维复杂槽型铣刀片的元胞自动机力学模型,得出切削中刀片各点的位移及应力分布,为铣刀片的槽型重构和优化打下基础。     

基于进化元胞自动机的结构拓扑优化

实现元胞自动机算法自组织演化机制的关键是建立适合问题的局部规则。传统的方法是根据人们的经验或 其他算法得到的结果来建立局部规则,被称为局部间接规则。为了解决局部间接规则存在的局限性,计算量大等 缺点,提出用进化建立元胞自动机局部直接规则的方法。通过建立结构优化的多目标优化模型,用遗传算法寻求 最优的演化规则,得到适应相应问题的解。由仿真结果可见用遗传算法建立的元胞自动机局部直接规则对复杂系 统的自组织问题是很有效的。     

二维弹性问题无网格元胞自动机算法

为了避免因网格畸变带来误差,本研究基于元胞自动机的思想发展了一种无网格计算方法。该方法将二维弹性问题的区域离散成随机分布的点,借用有限元方法中的差值概念建立区域中任意一点和其邻域内的其它点之间的位移与力的关系,以此为局部规则,构建了适用于求解二维弹性力学问题的元胞自动机。依据边界条件,元胞自动机自行演化,直至各离散点的位移收敛进而求得弹性问题的解。数值算例表明,该算法简单、正确,可以方便地和有限元结合,增加数值模拟的灵活性,同时,它在并行计算领域具备很大的潜力。     

一种无线传感器的Amorphous定位算法改进

无线传感器网络中的Amorphous定位算法,利用跳段距离来代替两节点之间的直线距离,虽然实现简单,但在定位过程中会产生较大的累积误差。本文引入了自适应跳数阀值,并提出了一种改进的Amorphous定位算法。仿真实验结果表明,与原始算法相比,改进算法降低了累积误差,同时提高了算法的定位精度和鲁棒性。     

基于带状无线传感器网络的一种单路径路由算法

带状无线传感器网络是一种具有特殊网络拓扑结构的自组织无源网络.为了有效解决带状无线传感器网络路由节能问题,提出一种单路径路由算法,并将该算法应用于带状无线传感器网络,从而克服了这些缺陷.对单路径路由建立的时间和数据传输中各节点收发次数进行仿真,并给出了实验实例.实验结果表明,单路径路由算法可以通过减少节点收发数据的次数和能耗,进而延长无线传感器网络的寿命.     

基于带状无线传感器网络的一种单路径路由算法

带状无线传感器网络是一种具有特殊网络拓扑结构的自组织无源网络。为了有效解决带状无线传感器网络路由节能问题,提出一种单路径路由算法,并将该算法应用于带状无线传感器网络,从而克服了这些缺陷。对单路径路由建立的时间和数据传输中各节点收发次数进行仿真,并给出了实验实例。实验结果表明,单路径路由算法可以通过减少节点收发数据的次数和能耗,进而延长无线传感器网络的寿命。     

基于元胞自动机模型的复杂产品设计知识研究

复杂机电产品是拥有整体功能的庞大复杂系统,涵盖了多个技术领域,其设计过程涉及机、电、液等多学科、多部件、多源、多过程的耦合。作为产品设计的核心部分,复杂机电产品设计过程中的知识资源涉及多设计目标关联、多设计参数、多领域等,导致传统的知识管理体系与设计方法不能有效获取产品设计知识及实现知识重用。文中针对复杂产品设计过程,综合分析研究了设计知识资源跨学科的协同设计,提出基于元胞自动机模型的复杂产品设计过程的知识资源自组织聚类方法。运用该方法对水轮机设计过程中存在的设计知识进行聚类分析,结果表明其可以有效地将复杂产品设计知识资源依据各自领域进行合理分类,这对复杂产品的研究提供了帮助。     

基于元胞自动机的动态背景运动目标检测

针对传统运动目标检测算法在动态背景条件下难以准确检测出运动目标的问题,提出了一种基于元胞自动机的动态背景运动目标检测算法。首先,根据SLIC算法分割视频图像,并应用多模态混合动态纹理模型对视频图像进行背景建模。然后,融合空时显著性检测与基于元胞自动机的自动更新机制得到优化的显著性图。最后,通过对优化后的显著性图做适当的阈值分割处理得到视频图像中的运动目标。实验仿真结果表明,在动态背景条件下该算法可以有效的抑制视频图像中非运动目标的显著性物体对检测结果带来的影响,检测运动目标的精度较高,并且具有一定的鲁棒性。     

一种面向小型无线传感器网络同步算法

在分析无线网络同步问题的基础上,针对小规模无线传感器网络的应用特点,结合已有的RBS算法,提出了一种分布式网络模型下的时钟同步算法,并设计实验平台,通过实验验证了其可行性和有效性。该算法适用于数据采集和定位系统。     

一种改进的DV-Hop无线传感器网络定位算法

针对传统DV-Hop无线传感器网络定位算法误差较大的缺点,将接收信号强度指示RSSI(received signal strength indicator)加入定位系统对原算法进行改进。通过RSSI测距技术计算信标节点邻居节点的距离;根据接收信号强度指示(RSSI)的比值修正节点间跳数;采用极大似然估计法对待定位节点坐标初步估计后再用加权质心算法进一步精确定位。仿真结果表明,该改进方法与传统DVHop算法相比定位精度有较大的提升。     

无线传感器网络安全路由研究

分析了无线传感器网络的易受攻击性及路由层的安全威胁,总结现有路由协议的不安全性,分析比较了两种安全路由协议并介绍了安全问题的相关工作.     

无线传感器网络安全研究综述

无线传感器网络作为后PC时代实现信息收集、传输与处理的重要技术,在军事和民用领域均有广泛的潜在用途,是当前技术研究的热点.无线传感器网络因其资源有限和分布与通信开放性的特点而使得其安全性需求显得极为重要和必要.本文从无线传感器网络的安全挑战、安全需求、可能受到的安全攻击及相应的防御方法等方面对目前国内外开展的研究进行了较系统的总结,有助于了解当前无线传感器网络安全研究进展及现状.     

一种基于移动锚节点的静态无线传感器网络定位算法

传感器网络由于资源受限，定位算法需要综合考虑定位精度，网络构建成本，通信、计算开销等多方面因素。本文采用移动锚节点并结合BoundingBox算法特点，提出一种基于移动锚节点的无线传感器网络定位算法（MBB）。算法原理简单，传感器节点无须任何附加硬件或附加数据通信，通信、计算复杂度较低。仿真实验表明该算法具有很高的定位精度，即使节点的实际通信半径小于理论通信半径，定位精度仍可保持在较高等级，算法定位精度与网络连通度无关。