基于分布式算法执行替代链的WSN故障节点检测和替代方法

针对无线传感器网络中故障节点的检测和替代问题,提出了一种基于分布式算法执行替代链的故障节点的检测和替代方法。首先,描述了传感器节点检测故障邻居所需执行的指令;然后,根据分布式算法执行替代链;最后,以局部最优方式替代故障节点,从而维护WSN的连通性。仿真结果表明,本文方法明显改善了场强覆盖降低百分比,相比检测和替代效果较好的C₃R方法,本文方法更能节省能量,且延长了网络寿命。     

随机分布WSN中sink节点部署研究

多sink节点数量和位置的合理部署能有效延长无线传感器网络寿命、控制网络成本。基于随机分布无线传感器网络结构,建立了网络寿命模型和成本模型,并采用网络寿命成本比(RLC)推导出使网络寿命和网络成本综合最优的sink节点数目的表达式。同时,还提出RDF算法可以在给定sink节点数目的情况下,快速有效地确定sink节点位置。通过理论分析和仿真验证,证明采用本文提出的部署策略能有效延长网络寿命,同时降低网络部署成本。     

一种随机分布WSN中多sink节点放置算法

多sink节点的合理部署,能有效延长无线传感器网络（WSN）寿命。基于随机分布无线传感器网络结构,建立了网络寿命模型,推导出随机分布WSN网络寿命的表达式。提出RDF（Region Density First）算法,可以在给定sink节点数目的情况下,快速有效确定sink节点位置。通过理论分析和仿真验证,证明所提出的部署策略能有效延长网络寿命。     

基于节点能量约束的无线传感器网络目标跟踪算法

针对无线传感器网络中节点布放后能量无法得到补充,影响网络寿命等情况,基于能量约束提出一种新的节点规划算法。考虑规划过程中节点无法再次充电和传输数据能耗大的多重约束,导致无线传感器网络寿命受到多种限制。首先构建节点跟踪模型,提出簇结构的分布式连接网络,其中设有子节点与领导节点,提出节点规划策略降低能耗,延长网络生命周期。其次,针对误差矩阵中存在的复杂约束问题,通过能量约束函数限制与凸松弛等方法来求解。最后,在跟踪场景对所提算法进行仿真验证。结果表明,在同样能量消耗约束下合理规划出参与跟踪的节点,能达到更好的目标跟踪性能。     

一种改进的DFD无线传感器网络节点故障诊断算法研究

无线传感器网络是远程分布式环境监测的重要手段。节点故障诊断作为无线传感器网络的关键技术之一,是无线传感器网络大多应用领域不可或缺的环节。DFD算法是一种可应用于无线传感器网络的节点故障诊断算法,通过网络内邻居节点间的数据交换和相互测试诊断出故障节点。对DFD算法的诊断判据进行了修改,提出了改进的DFD算法。仿真结果表明,改进的DFD算法能适用于待诊断节点的邻居节点数较少、节点故障率较高的传感器网络,且大大提高了故障诊断精度。     

基于冗余节点选择模型的水下传感器网络拓扑修复

现有水下传感器网络的拓扑修复算法大多只是完成网络连通性修复,未考虑节点能耗过快造成网络寿命缩短的问题。为此,提出一种基于冗余节点选择模型的拓扑修复算法。该算法在网络部署完成后利用分布式的方法选择关键节点并对其进行监控。当节点失效时,使用冗余节点选择模型选择冗余节点,通过移动冗余节点对失效节点进行修复,同时对冗余节点采取睡眠唤醒策略以延长网络寿命。实验结果表明,与区域移动修复算法相比,该算法在节点移动总距离、网络寿命、失效节点首次出现时间、投递率等方面性能均有所提高。     

异构无线传感器网络中异构节点的部署与优化

在无线传感器网络中适当地部署少量的异构传感器节点能够有效地延长网络寿命,提高网络的可靠性.本文主要研究无线传感器网络中异构节点的部署问题,提出了基于选址问题的异构节点部署算法,以优化无线传感器网络中异构节点的数量和位置.与其它算法相比,该算法对无线传感器网络的拓扑结构没有特定的要求,可以支持随机部署或人工部署的各种传感器网络,最后还给出了该算法的仿真测试结果.     

WSNs中基于PMP的多SINK节点布局研究与实现

针对sink节点可布置的无线传感器网络应用,提出了一种基于PMP模型的多sink节点布局策略.该策略在桌面电脑上计算出sink节点的最优位置集来指导sink节点的布局.本文使用该策略结合一种启发式算法实现了无线传感器网络的仿真布局.仿真结果表明,该布局策略能够有效降低无线传感器网络的能量消耗,提高网络服务效率,延长网络的生存期.     

无线传感器网络中基于最小跳数路由的节点休眠算法

结合无线传感器网络中的最小跳数路由协议,根据功能的不同将传感器节点分为只进行数据采集的终端节点和既进行数据采集又要转发数据的中间节点两类;提出一种节点休眠算法,对前述两种节点采取不同的休眠/唤醒策略以降低能耗。理论分析和仿真结果表明：所提节点休眠算法节约了节点能量,延长了无线传感器网络的寿命。     

一种无线浮标传感器网络覆盖优化算法的研究

无线浮标传感器网络是无线传感器网络应用于海洋监测领域的典型方式,而网络覆盖问题是衡量无线浮标传感器网络工作性能的重要指标之一。文中主要研究了一种适用于无线浮标传感器网络的覆盖优化算法。该算法的基本思想是在节点密集部署的监测区域中让每个节点与邻居节点交换信息以确定所要激活的最终候选节点,并将其他冗余节点设为休眠状态,以达到在所需的期望值下降低能量消耗的作用。不同网络规模的Matlab仿真结果分析可知该算法可以适当减少能耗,延长网络的寿命。     

传感网中带有可控阈值的优化协同覆盖算法

传统型的无线传感器网络(WSNs)覆盖受限于节点能量和数据冗余,迫使WSNs异常中断.为此,提出一种带有可控阈值的优化协同覆盖算法(OCC-CT).该算法首先确定关注目标节点(FTNs)的位置信息,利用遗传算法(GA)给出了节点路径规划;其次,通过可控阈值参数和变异参数等特性对事件域节点成簇进行优化,使之节点成簇更为均...     

传感器网络中基于虚拟坐标的节点调度方案

首先,建立了极大相似分布模型;其次,引入节点的虚拟坐标的概念,用来替代节点实际的位置坐标.在此基础上,提出了一种分布式的、与节点位置无关的节点调度方案.方案由一个覆盖算法和一个连通算法组成,方案中的覆盖算法利用虚拟坐标信息进行分组.在不需要节点位置信息的条件下,使各个分组内的传感器节点较为均匀地分布在目标区域.该方案不仅解决了任意分组中的节点充分覆盖目标区域的问题,而且保证了网络的连通.仿真实验表明,该节点调度方案在覆盖率、维持分组连通时额外加入到分组内的节点个数以及网络生存时间等性能上均优于与节点位置无关的节点随机调度协议.     

一种无线传感器网络目标的最优覆盖算法

无线传感器网络点状目标覆盖的算法中,集合分割算法虽简单,但效率低且仅适用于每个传感器节点能量都相等的网络模型.为此,我们对集合分割算法进行改进,提出一种启发式贪心最优覆盖算法.该算法适用于节点能量正态分布的网络模型,采用了关键目标优先覆盖策略和节点能效最大化策略,延长了网络覆盖生命期,提高了算法的效率.实验表明新算法网络生命期延长80%以上,有更好的适应性和稳定性.     

基于分组的分布式节点调度覆盖算法

当部署的传感器节点服从随机分布时,现有的基于分组的节点调度算法不能保证各个组内的节点均匀分布在目标区域.基于以上原因,建立了极大相似分布模型,并提出了极大相似分布的一种近似求解算法:基于分组的分布式节点调度覆盖算法.算法仅需要簇内的节点维持时钟同步,簇之间节点的时钟异步对于覆盖效果的影响可以忽略,因此适用于难以维持整个网络保持时间同步的大型传感器网络.此外,给出了在节点随机分布的条件下,采用分组调度时平均覆盖率的理论上界值.仿真实验表明,提出的这种算法能使各个组内的传感器节点较为均匀地分布在目标区域,获得的平均覆盖率接近于上界值.     

一种多属性目标监测的无线感知网络覆盖算法

本文研究了一种无线感知网络应用中多属性目标的覆盖问题。这种覆盖问题与单一类型数据的目标不同,其待测区域中的每个目标同时包含多种类型的现场数据。如果布置一个无线感知网络去担任监测任务,其节点需要配置多种不同类型的传感器单元。针对这种需要采集多种类型的数据才能对目标进行监测的无线感知网络的应用,节能而有效的的覆盖目标更是一个突出的问题。本文首先用ILP模型将问题进行了形式化,然后通过设计一种分布式算法求得问题了模拟仿真。仿真结果表明,这种分布式算法比直接求解ILP求出的网络寿命很接近。由于直接求解ILP问题必须依靠中心节点完成,对于节点较多并且电量受限的无线感知网络,这种分布式算法更适合。     

多等级通信半径的无源传感器网络中的覆盖问题

无源传感器网络是近年来兴起的一种新型的网络结构,可用于解决传统无线传感器网络能量有限、寿命受限的问题.在无源传感器网络中,每个无源传感器节点配备有能量收集模块,可以从周围环境中获取能量.由于周围环境中的能量是无限的,这样,从能量的角度来讲,无源传感器网络的网络寿命是无限的.这样就解决了传统无线传感器网络寿命受限的问题.然而,由于周围环境中的能量源具有能量低、分布不均匀等特点,导致无源传感器网络中的覆盖问题比传统的无线传感器网络中的覆盖问题更加复杂.为了解决无源传感器网络中的覆盖问题,同时也为了让无源节点更有效地利用环境中的能量,考虑了一种具有多等级通信半径的无源节点,并提出了基于多等级通信半径的无源传感器网络中的覆盖问题.证明了这个问题是NP-Hard问题.提出一种基于贪心策略的近似算法,解决了这个问题,并证明了该算法的近似比.同时,采用模拟实验的方式验证了该算法的性能.根据实验结果,该算法是有效且可靠的.     

概率模型下的一种优化覆盖算法

覆盖率不仅是评价无线传感器网络体系性能的重要标准之一,也是无线传感器网络所研究的一项重点课题.为此,提出了一种概率模型下优化覆盖算法.该算法通过对概率覆盖模型的计算,给出了传感器节点覆盖的期望值和公差的求解过程以及对所关注目标节点进行首次覆盖后的期望值证明过程.在网络能量方面则通过节点状态调度策略对通信路径进行优化,证明节点能量衰减过程中,拟合函数极限存在的意义,实现了传感器节点能量的有效匹配,抑制了传感器节点能量的消耗,证明了优化后整个监测区域传感器节点覆盖函数之间的关系.仿真实验结果表明,该算法不仅提高了覆盖和网络服务质量,而且有效地抑制了网络能量开销,延长了网络生存周期.     

覆盖模型的传感器网络寿命问题建模及其求解

针对传感器网络的寿命问题(SNLP),提出了一种传感器网络覆盖模型及其数据结构,并把该问题等效为它的对偶问题——最小权值传感器覆盖问题.首先,把SNLP构建为一个包装线性规划,在找到满足传感器网络约束的不同传感器覆盖后,通过为每个传感器覆盖分配时间来使传感器网络寿命最大化;其次,对于求解SNLP,提出了基于Garg-K...     

一种新的有向传感器网络覆盖增强算法

针对现有有向传感器网络覆盖增强方法算法较复杂及覆盖率不够高等问题,提出了一种新的有向传感器网络覆盖增强算法。每次取一重覆盖区域面积最大的传感器节点及其传感方向,使得整个网络的一重覆盖区域较多,重叠区较少,可提高网络的覆盖率;同时考虑了冗余节点休眠的情况,当网络中有节点失效时,将其周围的休眠节点激活,并重新部署失效节点周围的节点,以此保证网络有较长的寿命和较好的覆盖效果。对比实验表明,与现有算法相比,本算法原理简单,且在相同节点数目和传感半径情况下,覆盖率分别提高了20%和15%左右。     

Power control based topology construction for the distributed wireless sensor networks

Wireless sensor network consists of large number of sensor nodes with limited battery power, which are randomly deployed over certain area for several applications. Due to limited energy resource of sensors, each of them should minimize the energy consumption to prolong the network lifetime. In this paper, a distributed algorithm for the multi-hop wireless sensor network is proposed to construct a novel energy efficient tree topology, without having location information of the nodes. Energy conservation of the nodes is accomplished by controlling transmission power of the nodes. Besides, maintenance of the network topology due to energy scarcity of the gateway nodes is also proposed in the protocol. Simulation results show that our distributed protocol can achieve energy conservation up to an optimum level similar to the centralized algorithm that we have considered and can extend the network lifetime as compared to other distributed algorithms without any power control.