基于移动信标节点的无线传感器网络定位算法研究

研究了无线传感器网络中的节点定位算法问题,提出了一种新的基于移动信标节点的定位算法。该算法利用一个移动信标节点遍历整个网络,并周期性地广播包含其当前位置信息的分组,当未知节点接收到三个(或以上)与它的距离为通信半径的位置信息分组后,利用三边法计算自身位置。进而,考虑通信半径存在摄动的情况,利用极大似然法替代三边法提高算法的抗干扰能力。最后,通过仿真研究了该算法的特性,并与DV-Hop定位法进行了比较,仿真结果表明该定位方法在定位误差、通信量和网络结构适应性等方面均表现出良好的性能和优越性。     

无线传感网络移动节点位置并行微粒群优化策略

网络节点位置优化是无线传感网络研究的核心问题之一.无线传感网络通常由固定节点和少量移动节点构成,传统的虚拟力导向算法无法解决固定节点对移动节点优化的约束.该文针对这一问题,提出了基于并行微粒群算法的优化策略.微粒群算法具有适于解决连续空间多维函数优化问题、能快速收敛至全局最优解的特点.并行框架提高了算法的运行效率,降低了算法的运算复杂度,使算法能够满足无线传感网络的需求.通过并行微粒群算法搜索不同状态下无线传感节点的最优位置,使无线传感网络能够利用移动节点实现网络结构的动态重组,最大化网络覆盖范围,提高网络测量可靠性.实验证明,并行微粒群优化策略能快速有效地实现无线传感网络移动节点位置优化.     

移动传感器网络及其路由协议研究进展*

针对移动传感器网络的路由协议可分为两种情况：支持单个或者少数sink节点移动的协议和支持所有节点移动的协议。对每类协议的特点和比较典型的协议进行了介绍,在实际应用中要根据具体的应用情况来设计和选择相应的协议。     

消防员组合定位的现场应用

随着社会发展,居民生活水平日益提高,生活用品日益丰富,生活空间日益个性化、复杂化。一旦有火情发生,现场条件也是越来越复杂,对消防人员的要求和危险也越来越高。为了应对这种趋势,本文研究出一套消防员组合定位系统,可以对身处现场的消防人员提供可靠帮助。该系统主要通过由锚节点和移动节点组成的情报网络,对现场消防人员提供保护和支持,并减少现场人员的危险。主要功能是为指挥人员提供现场实时环境情况,人员分布位置情况及人员状况;为消防人员提供行进路线支持,附近情况报告及危险预警。     

无线传感器网络中基于移动节点的目标覆盖方法研究

在无线传感器网络覆盖中,由于传感器节点的随机分布和随着工作时间的延长,部分节点可能因为多种原因导致其失效或损毁,从而形成监测区域中的盲区问题。基于以上问题,在研究国内外网络覆盖的基础之上,提出了一种利用可移动的传感器节点对选择性目标的覆盖方法,从理论上验证该方法能很好地解决盲区问题。     

基于ARM的无线传感器网络移动节点的设计

介绍了基于ARM微控制器的移动传感节点的设计方案，给出了以LPC2214为核心的硬件设计的原理框图。详细阐速了红外传感器电路、射频通讯电路、电机驱动电路及外围接口电路的设计和数据传输流程。该传感器节点具有配置简单、扩展方便、可靠性高的特点。测试结果显示，该移动节点运行稳定，适合应用于无线传感器网络中的数据传输。     

Relay node placement in structurally damaged wireless sensor networks via triangular steiner tree approximation

Wireless sensor networks (WSNs) have many applications which operate in hostile environments. Due to the harsh surroundings, WSNs may suffer from a large scale damage that causes many nodes to fail simultaneously and the network to get partitioned into multiple disjoint segments. In such a case, restoring the network connectivity is very important in order to avoid negative effects on the applications. In this paper, we pursue the placement of the least number of relay nodes to re-establish a strongly connected network topology. The problem of finding the minimum count and the position of relay nodes is NP-hard and hence we pursue heuristics. We present a novel three-step algorithm called FeSTA which is based on steinerizing appropriate triangles. Each segment is represented by a terminal. Each subset of 3 terminals forms a triangle. Finding the optimal solution for a triangle (i.e. connecting 3 segments) is a relatively easier problem. In the first step, FeSTA finds the best triangles and form islands of segments by establishing intra-triangle connectivity. Then in the second, disjoint islands of segment are federated. In the final step, the steinerized edges are optimized. The performance of FeSTA is validated through simulation.     

基于量子遗传算法的传感器节点优化部署方法

无线传感器节点的部署在无线传感网络中起着重要的作用,节点的部署优化与否关系到整个网络的生命周期.为了能通过节点部署扩大传感区域的覆盖程度,提出了量子遗传算法,该算法用量子比特编码来表示染色体,用量子旋转门和量子非门来实现染色体的更新,从而实现对目标问题的优化求解.仿真结果表明,该方法用于传感器节点优化部署是可行的.     

移动场景下异构无线传感器网络密钥管理方法

由于移动无线传感器网络支持节点的移动性,使其面临更加复杂的安全性挑战,很难防御一些极具破坏力的攻击,比如节点复制攻击和女巫攻击等。本文提出了在移动异构无线传感器网络模型下一种安全高效的密钥管理方法。所提方法采用椭圆曲线密码学加密算法实现移动节点位置信息到基站的安全上传,以及基于密钥哈希的消息认证码来实现消息源的身份认证。基站则对收集的移动节点位置信息进行统计分析来协助完成固定节点与移动节点间的身份认证及会话密钥建立。实验结果表明,所提方法在密钥建立过程节省了网络资源,同时可有效防御攻击者发起重放攻击、节点复制攻击和女巫攻击等,增强了网络安全性。     

基于距离的无线传感器网络覆盖洞修复方法

针对静态无线传感器网络中经常出现的覆盖洞问题,在基于移动节点的三角形逐个贴补算法的基础上,将已经确定位置的移动节点加入算法进行改进,并根据几何原理指导下一个移动节点移动到最佳位置。仿真结果表明:改进后的算法以更少的移动节点修复覆盖洞,并提高了覆盖度和网络性能。     

无线传感器网络中移动目标的定位与跟踪

对侵入无线传感器网络中的目标,提出了一种移动节点和静态节点相结合的定位与跟踪方式.静态节点可以发现侵入传感器网络中的目标,移动节点与静态节点配合进一步确定目标的具体位置.仿真实验验证表明:该方法可以减少大规模的频繁移动节点,不需要过多地对移动节点的选择和运动进行特别复杂的计算,具有较好的定位精度和鲁棒性,对多目标的定位与跟踪研究有一定的启发作用.     

一种无线传感网的Sink节点移动路径规划算法研究

为寻找传感节点均匀分布时Sink节点的最优移动路径和最大网络生存时间,提出一种无线传感网的Sink节点移动路径规划算法(MPOA)。在MPOA算法中,将Sink节点的数据收集范围分解成多个圆环,将监测区域分解成多个网格。根据Sink节点的停留位置和多跳通信方式,采用数学公式表示每一个网格的单位节点能耗,从而获得Sink节点移动的网络生存时间优化模型。采用修正的混合粒子群算法求解该优化模型,获得网络生存时间、Sink节点的停留位置和移动路径的最优方案。仿真结果表明:MPOA算法可寻找到Sink节点的最优移动路径,从而平衡网络能耗,提高网络生存时间。在一定的条件下,MPOA算法比Circle,Rect和Rand算法更优。     

基于不完全测距的移动传感器网络定位算法

采用基于二次规划的无迹卡尔曼滤波及多维标度方法,研究高精度的移动传感器网络定位算法,从传感器网络整体定位角度出发, 为移动传感器网络定位提供了新思路.首先对传感器网络单元建立符合实际的带约束的非线性相对运动模型;在此基础上重点考虑模型中的物理约束,采用基于二次规划的无迹卡尔曼滤波对节点间相对距离进行滤波估计;最后基于分布式的多维标度定位算法进行局部定位与拼合,给出不完全测距下的移动传感器网络定位算法.仿真结果表明,所提出的算法在相同测距误差下与其他定位算法相比定位精度更高,在不同连通度的传感器网络中,均能得到良好的定位效果.     

无线传感器网络访问控制的研究进展

针对无线传感器网络安全研究中访问控制所面临的安全挑战, 归纳和总结了目前国内外在该领域的相关研究和现状, 然后对现有的安全访问控制方案进行了系统的分析和比较。对无线传感器网络安全访问控制的研究方向、进展和趋势进行了探讨。     

Recovery from multiple simultaneous failures in wireless sensor networks using minimum Steiner tree

In some applications, wireless sensor networks (WSNs) operate in very harsh environments and nodes become subject to increased risk of damage. Sometimes a WSN suffers from the simultaneous failure of multiple sensors and gets partitioned into disjoint segments. Restoring network connectivity in such a case is crucial in order to avoid negative effects on the application. Given that WSNs often operate unattended in remote areas, the recovery should be autonomous. This paper promotes an effective strategy for restoring the connectivity among these segments by populating the least number of relay nodes. Finding the optimal count and position of relay nodes is NP-hard and heuristics are thus pursued. We propose a Distributed algorithm for Optimized Relay node placement using Minimum Steiner tree (DORMS). Since in autonomously operating WSNs it is infeasible to perform a network-wide analysis to diagnose where segments are located, DORMS moves relay nodes from each segment toward the center of the deployment area. As soon as those relays become in range of each other, the partitioned segments resume operation. DORMS further model such initial inter-segment topology as Steiner tree in order to minimize the count of required relays. Disengaged relays can return to their respective segments to resume their pre-failure duties. We analyze DORMS mathematically and explain the beneficial aspects of the resulting topology with respect to connectivity, and traffic balance. The performance of DORMS is validated through extensive simulation experiments.     

一种基于蜂窝网格的传感器节点部署算法

传感器节点的部署是无线传感器网络研究的一个重要分支。证明了传感器节点覆盖圆盘与其邻居节点覆盖圆盘的交点构成正六边形蜂窝时,有效覆盖面积最大;提出了一种基于蜂窝网格的传感器节点部署算法,通过仿真与已有的基于方形网格的部署算法进行比较,结果证明:本算法能更有效地控制成本。     

一种基于图论的分布式移动传感器网络模型

本文给出了一种基于定位信息和图论的分布式传感器网络定位模型。用Delaunay三角剖分描述节点实体和它们的关系以及结点之间的信息传递和融合;用Voronoi图定义节点覆盖的区域。该模型可以克服现有系统基于固定的底层结构定位的缺点,大大提高传感器网络的灵活性。在所提到的模型基础上进行了网络的自组织仿真,结果良好。     

基于加权质心的无线传感器网络移动节点定位算法

提出一种基于加权质心的无线传感器网络移动节点定位算法(WCentriod-M),使其较好地适用于无线传感器网络移动节点定位。算法将采样时间分成若干个时间窗,在节点运动时维护一个过去记录,基于这些历史记录来选择信标节点。利用未知节点接受到的信标节点信号强度的比值作为加权因子,在定位的过程中考虑信标节点的权重。仿真实验表明,该算法具有计算简单、节点能量消耗小、定位精度较高等特点。     

无线传感器网络移动节点的定位算法

针对无线传感器网络中节点移动性问题提出一种遗传蒙特卡罗定位算法。将进化理论中的交叉操作与变异操作引入到蒙特卡罗定位算法中,对采样进行优化,使采样向后验密度分布取值较大的区域移动,从而更好地表达后验密度分布。仿真结果表明,该算法可以明显减少所需的采样数,具有更高的定位精度和鲁棒性。