基于权值-阈值自优化机制的WSN均衡覆盖算法

为解决无线传感网部署过程中存在的覆盖均衡性能较低、节点生存质量不高及网络传输性能波动严重等不足,提出了一种基于权值-阈值自由化机制的WSN均衡覆盖算法.首先,引入感染机制并将网络节点视作感染粒子,设计了基于冗余覆盖策略的权值优化方法,根据各粒子的权值系数计算冗余覆盖系数,将冗余覆盖系数升高的节点进行移位处理,以提升网络...     

无线传感器网络虚拟力覆盖控制及节能优化研究

综合考虑无线传感器网络的能量约束、覆盖要求,结合天线理论,将无线传感器网络的覆盖控制问题归结于一个多目标非线性规划问题,从而推导并建立了一个多目标非线性规划问题的数学模型。解决方法上,提出了一种基于节能的虚拟力优化算法。将传感器节点与目标覆盖区域的虚拟力操作和节点之间的虚拟力操作按节约能耗的约束同时进行,从而达到覆盖控制技术的优化目的。仿真实验表明,该策略对解决多目标非线性规划问题有着良好的收敛性与普适性,可以满足无线传感器网络的覆盖控制要求,并可以将网络的生命周期最大化,提高了系统的性能。     

基于共面度和分层结构的WSN三维定位算法

定位技术是无线传感网络的关键技术之一,而三维定位更是定位技术的难点和研究热点。研究了现有的各种典型定位算法,分析了它们的优点与不足之处,并在具有代表性的距离无关算法DV-Hop的基础上提出了两种改进算法,分别是基于共面度的三维DV-Hop算法和基于分层结构的室内三维DV-Hop算法。前者通过分析参考点拓扑结构对定位造成的影响,提出了共面度的概念,并且结合了多重阈值选择策略,仿真结果显示该算法比原算法提高了定位精度、减少了不良节点比例,并且具有更好的稳定性。后者通过分析建筑物中节点水平分层分布的特点,提出了分层结构的定位思想和投影测距算法,仿真结果显示该算法比原算法在参考点比例较低的情况下表现出更好的鲁棒性和稳定性。     

基于WSN的多温共配冷链信息监测系统开发

为适应多温共配的需求,提高信息化程度,监测冷链配送中温湿度信息。以NRF2401无线通信模块为核心,设计了基于无线传感网络(WSN)的多温共配冷链信息采集系统。系统包括了采集温湿度的传感器节点,组织网络和汇集数据的协调器节点,以及实时监测与数据上传的车载监测终端。对该系统进行了冷链环境测试、传感器节点功耗测试以及通信性能测试。结果表明,网络工作稳定,通信可靠,传感器节点待机功耗为0.28 mA,可以满足多温共配冷链温湿度信息采集与监测的要求。     

面向城市配电网的延长网络寿命路由算法

配电网智能化是提高供电可靠性和供电质量的重要手段,对配电网状态进行实时监测是实现配电网智能化的重要基础。无线传感器网络以其独有的组网灵活性、可扩展性和自组织自恢复能力,在智能配电网通信中得到了广泛关注。路由算法是无线传感器网络的网络层关键技术,算法应从整个网络系统角度,考虑网络能量的均衡使用,最终延长网络寿命。而传统的无线传感器网络因节点受能耗及路由算法限制,网络寿命较短。研究配电网应用场景下的能耗均衡路由算法成为无线传感器网络应用的一个关键问题。文中提出一种面向城市配电网的延长网络寿命的路由算法,能够平衡网络节点能量消耗,进而延长网络寿命。仿真结果表明,提出的方法能够有效延长网络寿命,适合在配电网通信中使用。     

考虑电池寿命的混合储能微电网优化配置

针对偏远地区供电困难的问题,提出一种考虑电池寿命的混合储能微电网优化配置方法。首先,考虑到储能特性,构建了电池寿命模型和水轮机效率模型。基于用电习惯,建立了居民、商业、工业区域的需求响应模型。进而,以年投资成本和日运行成本最低为目标,建立微电网的双层优化配置模型,并通过线性化方法将原问题转化为混合整数线性规划问题。最后,使用基于需求度的Shapley值法对经济成本进行分摊,并分析电池寿命和负荷互补效应对系统经济性的影响。算例表明：所提方法能有效提高电池寿命,降低经济成本;基于需求度的Shapley值法相较于常规Shapley值法在分摊上更加合理;负荷的互补度与共建微电网节省的经济成本成正比。     

WSN中基于改进麻雀搜索算法的多目标覆盖优化

针对无线传感器网络中(Wireless Sensor Networks, WSNs)节点随机部署造成覆盖不充分问题,提出了一种改进麻雀搜索-覆盖率增量(Improved Sparrow Search Algorithm - Increment of Coverage Ratio, ISSA-ICR)算法。首先,ISSA针对探索者向原点收敛的问题,改进探索者位置更新方式,避免算法陷入局部最优解;其次,在算法迭代阶段引入以迭代次数为自由度参数的 t 分布扰动以及探索者-追随者数量动态调整策略,平衡算法全局和局部搜索能力;再次,采用随机回归的越界处理策略,合理处理个体越界重定位问题,并确定节点待部署位置;最后,基于ICR策略构建节点调度优化模型以确定最终部署位置。仿真结果表明,与麻雀搜索算法、标准粒子群优化算法及自适应虚拟力扰动麻雀搜索算法相比,ISSA-ICR节点覆盖多目标优化算法分别提升了目标区域4.96%、8.81%及3.84%的覆盖率,使节点分布更均匀,同时减少了节点移动距离。     

基于图形化主接线图的电气连通性分析和研究

电气元件的连通性判别是图形化分析的基础,从主接线图中各电气元件之间的连接性及其属性之间的匹配性入手,综合分析了元件连通性的判别方法.通过把母线/开关和接地点/变压器描述的物理模型转化为节点/支路描述的网络模型,提出了分序网图分别进行电气连通性分析的新思路,这种方法对序分量及序网分析有重要指导意义.同时,结合图论方法和网络模型,通过比较已有的分析方法,改进了节点矩阵法的计算流程,使它在运算次数上大大减少,计算速度也明显提高.     

基于分片重传链路感知机制的移动WSN网络数据传输算法

为解决移动无线传感网络(WSN)在传输数据时存在的链路抖动严重,数据带宽传输能力不足等问题,提出了一种基于分片重传链路感知机制的移动WSN网络数据传输算法。首先,针对移动WSN网络在传输过程中存在的因链路抖动而导致数据频繁重传的不足,将待传输的数据报文分割为裁决指针(adjudication pointer,AP)及数据片(data sheet,DS),接收节点根据数据分组报文中的AP进行准确性判断,发送节点当仅当AP出现错误时进行数据重传,提高了节点对数据报文准确性控制能力。随后,针对单纯依赖重传输方式存在的适应性不足问题,发送节点将数据报文中数据分片进行再分割,形成裁决指针-数据流,再根据链路抖动情况,按照数据块的AP状态差异分别进行整体传输及分片传输,以降低网络链路拥塞现象。仿真实验表明,与已有的移动WSN网络数据带宽传输方法相比,算法具有更低的链路抖动率和拥塞发生频率,以及更高的数据传输带宽。     

Algorithm for the placement of nodes for effective coverage

An effective method for extending wireless sensor network lifetime is presented for redundancy nodes. Because most of the existing coverage protocols are based on the circular sensing model, this paper discusses how to combine consideration of coverage and connectivity maintenance in a single effective scheduling when the sensing model is not circular. The least redundancy coverage strategy (LRCS) strategy takes the smallest redundant coverage as the criterion whose goal is to maximize the lifetime of the sensor network. The sensor nodes are divided into five statuses: the judgment status, the waiting status, the activity status, the dormancy status and the exhausted status. Simulations show that LRCS outperforms the coverage configuration protocol and is suitable for various situations. It effectively reduces the number of active nodes and extends the lifetime of the sensor network. __________ Translated from Journal of University of Science and Technology of China, 2005, 35(3): 411–416 (in Chinese)     

一种能量有效的自适应WSN时间同步算法

针对现有时间同步算法存在能量开销大、同步频次高等问题,提出了一种能量有效的自适应WSN时间同步算法。该算法基于簇状网络拓扑结构并分为两个阶段。同步阶段:簇头与簇成员节点分别采用SR主动消息交换机制与RO被动监听捎带机制实现与参考节点的同步,并通过最大似然估计修正节点时钟相偏、频偏提高同步精度。重同步周期调整阶段:簇头估计簇同步误差,并动态调整簇重同步周期,优化节点间同步分组数,降低同步开销。仿真结果表明,该算法同步精度可达19.5μs,较PBS算法提高18.2μs,且在单轮次同步分组数为15时能耗最低,具有较好的能量有效性。     

分区能量均衡的多移动机器人 WSN 孤岛结盟方法

为了提高多移动机器人无线传感器网络(WSN)中孤岛结盟方法的效率,提出了基于分区能量均衡的多移动机器人WSN孤岛结盟优化问题的解决方案,并给出解决该问题的近似算法。首先,在相关模型假设及符号定义的基础上,借鉴分治和局部优先思想,提出能量均衡的连接机制,引入轮次迭代过程,对该方法进行了公式化描述。其次,基于启发式算法,设计了基于移动机器人能量均衡的中继部署算法。最后,与现有方法进行对比试验,结果表明所提出的方法在保持能量均衡的前提下,能够节约连接成本,提高WSN孤岛结盟的效率,并延长网络生命周期。     

Tracking the events in the coverage of wireless sensor networks based on artificial neural-networks algorithms

Sensor deployment is an important problem in mobile wireless sensor networks. This paper presents a distributed self-spreading deployment algorithm (SOMDA) for mobile sensors based on artificial neural-networks self-organizing maps algorithm. During the deployment, the nodes compete to track the event and cooperate to form an ordered topology. After going through the algorithm, the statistical distribution of the nodes approaches that of the events in the interest area. The performance of the algorithm is evaluated by the covered percentage of region/events, the detecting ability and the energy equalization of the networks. The simulation results indicate that SOMDA outperforms uniform and random deployment with lossless coverage, enhancive detecting ability and significant energy equalization.     

一种能量均衡的无线传感器网络分簇算法

本文基于优化理论求簇首优化解,使整个网络的能量按照分簇达到均衡,极大地提高了节点的能量利用率和网络寿命.仿真结果显示,该算法使网络的寿命提高了10%～25%.     

基于WSN的机棚温湿度精确监测系统设计

沿海地区的航空装备因高温、高湿和盐雾导致的腐蚀尤为严重,目前对此普遍采用的维护措施缺乏可靠的参考,影响维护效率和装备完好率.构建开放环境中贴近停机位的多点实时温湿度监测系统是实现科学维护的重要基础.通过比较目前机场采用的各种监测网络、分析停机位分布特征以及机场传感器布放的特殊要求,提出基于无线传感器网络(WSN)的温湿度精确监测系统.通过采用NI公司的WSN技术搭建监测网络,实现无线网络与有线网络的无缝连接,实现了对不同气候环境、不同规模机场以及不同形式停机位的全适应,具有能耗低、布线少和软硬件扩展能力强等优点.该系统为机务人员的防潮维护工作提供精确的定量参考,对实现按需维护和保障装备完好率具有重要意义.     

基于WSN的配电网数据采集系统的研究与设计

配电网是现代电力系统的重要组成部分。介绍了利用无线传感网(WSN)和Zig Bee技术构建的配电网数据采集系统的工作原理,描述了系统的设计方案、硬件设计与软件实现。为提高数据采集的及时性和准确性,采用了中位值平均滤波的方法对测量通道中串入的随机干扰进行滤除,实验证明,该方法无论对于缓慢变化的信号,还是快速变化的信号,都具有良好的滤波效果。     

联系数-图论耦合的城市河网水系连通性评价

为分析城市化背景下洛阳市河网水系的连通性,根据其主要河流和人工河渠构建了河网图模型,应用五元联系数对河道连通性进行评价,利用集对分析与图论法耦合模型计算连通度,计算得到洛阳河网水系的连通度为1.34。在图模型中分别去掉6条人工河渠连通通道,构建新的图模型作为6个连通方案。6个方案连通度值分别为1.06、1.25、1.23、1.29、1.19、1.27。结果表明6条人工河渠对洛阳市河网水系格局连通性影响程度大小为：引黄入洛>伊洛连通>引黄济瀍>引畛济涧>中州渠>引洛济伊。该耦合模型实现了功能连通性与结构连通性的综合评价,并利用五元减法集对势分析影响连通性的因素,提出从水量、水库调度能力、河岸生态、水质等改善水系连通性。