基于粒子群算法的无线传感网络中继节点选择策略

针对无线传感网络中继节点没有固定的能量供应,导致无线传感网络数据传输速率较低、吞吐量较小的问题,提出基于粒子群算法的无线传感网络中继节点选择策略方法。构建无线传感网络系统模型,根据模型得出网络中每个位置中继节点的作用,同时收集所有中继节点构成中继节点集,保证中继节点的选择策略具有多样性;根据节点能量和信噪比加权得出中继节点的选取准则,并在粒子群算法的帮助下不断更新中继节点的选取结果,得出全局最优中继节点策略,实现无线传感网络中继节点选择。仿真结果表明,所提方法的数据传输延时平均为1.81ms,均方根误差平均值为1.29,及吞吐量最大值为260op/s。     

放置中继节点解决无线传感器网络能量空洞问题

在无线传感器网络中,传感器节点往往采用多跳的方式进行数据传输,造成了基站sink周围节点能量消耗过快,易形成能量空洞问题。针对这个问题,提出了一种改变中继节点能量的能耗均衡策略,即将中继节点的能量加大为原传感器节点能量的数倍,同时减少中继节点的数量。理论分析和仿真结果表明,这种方法有效地解决了能量空洞问题。考虑到成本和数据冗余问题,在中继节点数为理想数目的3/5时,网络能耗没有太大的提高,即放置少量的中继节点也能达到能耗均衡的目的。     

稀疏节点下APIT算法的一种改进

APIT定位算法对硬件要求不高,定位较精确,易于实现,被广泛应用于无线传感器网络定位系统,但存在因锚节点稀疏而带来的定位精度低的问题;对APIT算法进行了深入分析,通过引进新的算法(设置一个计数器比较判内判外的次数,然后比较其权重提高判别的准确率;或者利用计数器计算跳数最后用三边测量法估算位置)对其在节点稀疏环境下边缘地区无法定位的问题进行改进,并从节点比例方面比较了两种算法的定位精度和覆盖范围;在1000m*1000m范围内设置160个未知节点与80个锚节点并逐次改变锚节点个数进行仿真定位;结果表明,在锚节点稀疏情况下,改进的APIT算法定位精度和覆盖率均远高于传统APIT算法。     

无线传感器网络中继节点的最小功耗布置算法

在无线传感器网络中,如何布置给定数量的中继节点以最小化传输数据的整体功耗是个值得关注的问题.对中继节点的最小功耗布置问题进行了形式化描述,提出一种时间复杂度为O(n2)的近似算法,其中n为传感器节点数目.该算法先构造一棵中继节点数目不受限制时的最优生成树,然后每次从生成树中删除一个使得整体功耗增加最少的中继节点,直至生成树中的中继节点数目满足要求.实验结果表明该算法的执行时间较短,在传输数据的整体功耗方面要优于现有算法.     

可持续WSN中基于能量采集感知的中继节点部署算法

基于可持续无线传感网络WSNs(Wireless Sensor Networks),提出基于能量采集感知的中继节点部署EHA-DRN(Energy Harvesting Aware-based Deploying Relay Nodes algorithm)算法.EHA-DRN算法利用功率beacon包给网络内节点补给能量.先依据节点的能量采集率,计算边权重,再利用克鲁斯卡尔(Kruskal)算法构建最小生成树.然后,依据最小生成树,检测不能完成数据传输任务的低能量节点.最后,在这些节点附近部署中继节点,从而修复覆盖空洞,保持网络连通.实验数据表明,与MBA算法相比,提出的EHA-DRN算法降低了部署成本,并提高了数据包传递率.     

基于优化模型的协作通信的中继节点选择算法

协作通信是提高无线传感网络WSNs(Wireless Sensor Networks)数据传输可靠性的有效技术,而协作通信的关键在于中继节点的选择。为此,提出基于优化模型的协作通信的中继节点选择OM-SRN(Optimization Model-based Selection of Relay Nodes)算法。OM-SRN算法将中继节点的选择过程看成基于增益函数的优化问题,再利用混合整数线性规划求解。OM-SRN算法依据候选节点的邻居节点数、节点剩余能量和链路质量这三个参数选择中继节点。最后,依据OMNe T++仿真软件分析OM-SRN算法。仿真数据表明,与同类协作算法相比,提出的OM-SRN算法在消息传输成功率和冗余消息率方面的性能得到提高。     

基于能量均衡的最大化覆盖目标算法

目标覆盖问题是无线传感网络WSNs(Wireless sensor networks)最重要的问题之一.每个目标至少被一个传感节点覆盖,为此提出基于能量均衡的最大化覆盖目标EMNL(Energy-balance-based Maximizing Network Lifetime)算法.EMNL算法将所有传感节点划分不同的传感节点覆盖区SC(Sensor Cover),致使每个SC能够维持对所有目标监测一个固定时间.通过有选择性选择一个SC活动,而其他SC休眠,进而提高能量利用率,延长了网络寿命.EMNL算法构建了不同不相邻SC,进而最大化网络寿命.最后,建立仿真环境,并进行性能仿真.此环境下的数据表明,在EMNL算法有效地扩延生存时间,也提升了覆盖率.     

一种连通性覆盖的无线传感器网络节点调度算法

研究传感器节点随机部署于监测区域内,无节点地理位置信息情况下,如何能量有效地保证网络的通信连通与感知覆盖;节点采用基于概率的联合感知模型。提出CDS-based SSCA算法,其为一种基于连通支配集构造树的节点调度机制,每个节点根据剩余能量和与父节点的距离来设置等待时间及成为候选节点优先级。模拟实验结果显示,本算法能够能量有效地满足感知覆盖和连通覆盖要求;与ASW算法相比较,工作节点个数较少,网络生命周期明显延长,降低了网络整体耗能。     

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CC2430的无线传感器网络节点硬件电路设计

无线传感器网络是一种全新的信息获取和信息处理技术,目前它的应用已经从军事领域扩展到其他许多领域,环境监测就是其中之一。本文介绍了一种基于CC2430芯片的可用于环境温度和湿度监测的无线传感器网络节点的硬件电路设计思路。     

一种优化的传感器网络节点选择算法

节点选择的合理性是影响传感器网络生命期的重要因素。在分析了GB节点选择算法原理的基础上,对算法进行了性能分析,并提出了几点优化策略,改进后的算法更加准确和高效。     

一种新的能量有效性无线传感网节点设计

当无线传感网运用于恶劣、时变的环境中,如何使网络的生命周期最大化,并满足一定QoS要求,成为无线传感网在这些应用领域广泛应用的关键问题。主要提出了一种基于直扩通信体制的双内核节点架构,不仅能满足复杂环境中的通信性能要求,并且功耗较低。该节点的设计主要采用了软硬件相结合的动态能量管理策略以及参数可调的软件无线电设计,通过底层的灵活设计为无线传感网各层协议的设计提供了一个良好的测试和实践平台,从而研究、设计新的物理层及上层协议来减少非理想硬件平台的功耗,提高整个网络的生存时间和通信性能。     

无线传感器网络低功耗多跳广播时钟同步算法

为满足无线传感器网络低功耗的要求,提出一种双广播域同步的低功耗多跳广播时钟同步算法。该算法基于接收端-接收端同步机制,通过一对已同步节点间对等广播消息,只需多发送一次消息,即可将该对节点的同步范围扩大为两广播域的并集,并采用双根节点的层级结构将算法扩展到全网络范围。OMNeT++仿真结果表明,与MBS算法相比,该算法能有效降低全网络同步需要传输的报文个数。     

带移动节点的无线传感器网络节能路由算法

为解决无线传感器网络( WSN)的“热点”问题,避免因网络局部突发事件造成网络过早失效,提出一种带移动节点的WSN节能路由算法。该算法基于网格思想,根据节点的剩余能量以及节点到簇重心坐标距离的加权和来选举簇头,通过可控移动策略调度sink节点接收簇头所收集的数据,节省网络能耗。同时引入能量不受限的中继节点,调度该节点服务于信息传输大的区域,延长网络生存时间。通过仿真实验分析sink节点的移动速度以及加权系数对算法性能的影响,结果表明,该算法在网络的生存时间、总能耗和sink节点接收数据量3个方面均优于TTDD和MSEERP算法。当sink节点的移动速度为5 m/s、加权系数为0.6时,算法性能最佳。     

WSN中考虑负载均衡的贪婪寻优中继节点布局算法的研究

针对目前WSN中的中继节点布局算法中忽略负载均衡的问题,首先引入通信路径不可逆等优化模型来进行节点布局;其次,提出阈值法及平均值法来动态更新网络中各路径的负载;然后针对负载均衡与节点数目难两全的问题,提出一种优化贪婪寻优算法,使得在考虑负载的同时,所需节点的数目能尽量减少.测试结果表明,使用不考虑负载的传统贪婪寻优算法以及使用考虑负载均衡的优化贪婪寻优算法进行节点布局时,两种算法所耗费的节点数目相差无几,然而后者却能够使整个网络的负载更为平均,更适合于实际应用中灵活多变、环境复杂的无线传感器网络,具有更深的实际意义.     

用移动锚节点实现无线传感器网络定位

提出一个用移动锚节点实现无线传感器网络的定位方法。利用已知相交圆半径求交点坐标的原理,未知节点通过判断移动锚节点的访客名单并进行距离判断来确定未知节点的准确位置。文中对提出的两种定位方法MAP-M、MAP-M&N通过改变节点通信半径、锚节点的移动速度、移动锚节点的数量等参数与移动锚节点定位方法GC进行已定位节点数量的对比。系统模拟结果显示本文提出的方法不需增加额外的硬件,能大大改善定位节点覆盖率,而且不需要用太多的移动锚节点,成本低,但是定位误差却没有明显的改善。     

无线传感器网络中一种能量均衡的分布式成簇算法

分簇算法是无线传感器网络路由算法研究的主要方向之一.为了解决分簇算法中网络节点能量负载不平衡的问题,提出了一种能量均衡的分布式成簇算法.算法采用簇头轮转方法,并在每轮成簇过程中,每个节点基于所在簇的局部信息评估自身的能量水平,用以确定自己在下一轮的阈值,从而相应地调整其出任簇头的概率,实现整个网络的能量消耗更加均衡,最大限度地延长网络生命周期的目的.仿真实验结果表明,新的分簇算法能量均衡性更好,能提供更长的网络生命周期和更高的数据精度.     

无线传感器网络中多重覆盖算法的研究

在无线传感网器络中的硬件资源普遍受限的情况下,形成优秀的覆盖控制策略己成为无线传感器网络研究领域的热点课题。本文提出了一种能量有效的多重物理覆盖算法,在保障覆盖与连通性的前提下,以能量、覆盖度为衡量指标,采用调度机制实现节点轮换活跃与休眠,有效地提高网络生存时间。仿真实验结果表明,与目前典型算法相比,提出的算法在网络生存时间、能量消耗与消亡节点数上具有显著的优势。     

无线传感器网络三维表面k覆盖多连通部署方法*

无线传感器网络中覆盖连通问题是基本且重要的问题,三维表面作为无线传感器网络中的一种特殊情形,对应于现实世界中的山体,为了解决这类与实际应用密切相关的问题,提出了三维表面k覆盖多连通部署方法。该方法结合三维表面的地形特征,首先在目标区域自由选择网格大小进行划分,接着在各网格之间建立多连通关系,再通过方向梯度概率感知模型在网格内先构造k覆盖集,然后利用最小生成树算法构造连通图,最后找出关节点构造双连通图。大量仿真实验表明,该方法能够对目标区域进行完全覆盖和连通,并且能保证网络的健壮性。