事件驱动的水下传感器网络部署研究

考虑到水下传感器能力受限的特点,提出了一种针对不确定事件监测的水下传感器网络部署方法。初始部署阶段采用随机深度调节的方法让节点均匀分布,以捕捉到更多的事件。重部署阶段节点则根据探测到的事件信息,基于虚拟力的方法进行移动,并且通过引入分簇控制的思想,将节点移动范围限制在各个簇内,从而降低了重构的规模,保证了网络的连通性。仿真结果表明:该算法可以在满足覆盖性能的同时,有效缩短节点的移动距离。     

基于布谷鸟搜索的混合传感器网络覆盖优化策略

静态传感器网络与移动传感器网络分别存在网络覆盖率较低和部署成本高的问题。为此,在混合传感器网络基础上,提出一种基于布谷鸟搜索(CS)的覆盖优化策略。将混合传感器节点随机部署在目标区域,利用CS算法初步确定移动传感器节点的候选目标位置,通过位置优化方案得到移动传感器节点的最佳目标位置以完成覆盖优化。仿真结果表明,与遗传算法和粒子群优化算法相比,该优化策略能够有效缩短平均移动距离,减少移动节点数量,提高目标区域覆盖率。     

基于权重的目标覆盖控制算法

针对无线传感器网络中随机部署无法实现对重要性不同的目标的优化覆盖控制问题,利用目标重叠域和贪婪算法设计一种基于目标权重的最优部署算法。以概率感知模型的传感器节点作为研究对象,通过标定目标权重确定目标重叠域,采用贪婪算法选取节点的最优部署范围,根据指标函数的最小值确定节点的部署位置。实验结果表明,所提出的算法能够实现对离散目标的最优覆盖监测,而且能保证监测节点网络的连通性。     

鱼群启发的水下传感器节点布置

水下传感器网络(Underwater sensor networks, UWSNs)可用于海洋资源勘测、污染监控和辅助导航等领域, 已成为无线传感器网络方向的研究热点. 在开放式复杂的水下环境中监测目标具有高动态和不确定的特点, 节点如何根据环境和目标的变化自主调整位置, 以达到对监测目标的优化覆盖是一个关键问题. 本文描述了水下传感器节点布置问题, 定义了性能评价指标"事件集覆盖效能", 并提出了一种鱼群启发的水下传感器节点布置算法, 通过模拟鱼群行为, 并结合拥挤度控制, 使节点自主趋向并覆盖事件, 同时实现节点分布密度与事件分布密度相匹配. 大量对比仿真实验结果表明该算 法可以有效解决水下传感器节点布置问题, 并具有复杂度低、计算量小、收敛速度快和分布式可实现的优点.     

一种小规模水下无线传感器网络的部署算法

覆盖问题是水下无线传感器网络的一个基本问题。在虚拟力算法中,"虚拟"的力作为传感器节点部署策略被构造,以提高传感器节点的初始随机覆盖后的覆盖率。在传感器区域中,每个传感器节点都可以作为其它所有节点的"受力的源",这种力既可以是引力,也可以是斥力。基于虚拟力的概念,构造了节点间虚拟力区域,并提出了一种快速虚拟力算法。不同于其它虚拟力算法,这是一种简化的自组织算法,它能够有效地提高小规模的水下无线传感器网络的覆盖率。     

基于改进萤火虫算法的覆盖优化方法

针对无线传感器网络中目标区域仅部署静态节点和移动节点时,分别存在覆盖率低和成本高的问题,提出一种基于改进萤火虫算法的覆盖优化方法。首先,将静态和移动传感器节点随机部署在目标区域内,改进位置公式和步长因子,提高全局搜索能力,加快搜索速度;其次,利用改进萤火虫算法初步确定移动传感器节点的候选目标位置;最后,通过目标位置优化方法得到节点的最佳目标位置,从而完成覆盖优化。仿真结果表明,与基于PSO算法和CS算法等启发式算法的覆盖优化相比,该优化方法能够缩短平均移动距离,提高网络覆盖率,节省节点能量,延长网络生命周期。     

一种水下无线传感器网络节点的三维部署算法

从水环境监测的应用需求出发,提出了水下空间节点三维部署的目标和约束条件.同时,为了解决在三层水下无线传感器网络结构模型下,节点稀疏部署后,网络存在的能耗不均衡问题,提出一种非均匀简单立方格节点部署算法.该算法结合节点水声通信能耗模型,通过增加各层节点数目和调整节点间通信距离来控制节点能耗.从网络的生存时间和网络的能量消耗两方面对算法进行了分析和仿真,结果表明:本算法可以在保证网络覆盖要求的前提下,控制节点部署的密度,均衡节点的能量消耗,延长网络寿命.     

基于感知概率的无线传感器网络节点部署算法

研究无线传感器网络节点部署优化问题,传感器节点的部署在一定程度上决定了无线传感器网络的性能和使用寿命;针对随机部署的无线传感器节点,提出一种基于感知概率模型的节点部署方案;使用证据理论通过计算对节点周围区域的综合感知概率,将虚拟力算法进行改造,使传感器节点向感知概率低的区域移动,实现对监测区域的最大覆盖;仿真结果表明,该部署算法实现节点合理分布,提高网络的覆盖率,减少节点的移动距离,达到延长网络使用寿命的目的。     

基于二进制粒子群算法的异构传感器网络成本最优节点部署机制

节点部署作为无线传感器网络应用的一个核心问题,是保证网络服务质量的重要手段。针对异构传感器网络节点的高密度部署和监测目标的非均匀分布的情况,提出一种基于二进制粒子群算法的异构节点成本优化部署方法。该算法在满足区域节点部署要求的条件下以最小化传感器节点的部署成本为目标函数进行优化操作,以达到降低网络冗余、提高网络服务质量的效果。仿真结果表明,该算法能快速收敛于最优解,能够降低网络部署的成本,提高网络中目标监测的质量。     

基于改进蚁群算法的无线传感器网络节点部署

为了降低无线传感器网络的总体能耗,保证信息的有效采集,针对无线传感器网络节点分布部署问题进行了研究,将其形式化为一个组合优化问题,以网络覆盖率为目标函数;提出了一种基于改进蚁群算法的节点优化部署方法,并对信息素扩散源搜索策略以及信息素更新方式进行改进;仿真结果表明,算法能够在监测目标区域内以相对较小的代价完成传感器网络节点的分布优化,并能降低网络的能耗,提高网络的整体覆盖率.     

基于垂直采样的水下三维传感网覆盖算法

针对水下环境的三维传感器网络节点随机部署时存在覆盖率低的问题,设计一种基于垂直采样的水下三维传感网络覆盖算法,用于提高水下三维传感器网络覆盖率和连通性.垂直采样算法首先对三维监测区域进行垂直平面采样,然后再对该平面进行直线采样,把三维空间的覆盖问题转化为多平面内的直线覆盖优化问题,达到对整个三维网络覆盖优化的目的.仿真结果表明,在100 m×100 m×100 m的三维监测水域,垂直采样算法比三维随机部署策略可提高约4%~28%的覆盖率,在节点数为40时对覆盖率的提升程度最大.     

基于水平集的围猎式水下传感器节点布置研究

水下传感器网络作为一种探索和开发海洋的新方法,在人类不易接触的水下区域的探测和监测中发挥着重要作用,是无线传感器网络领域研究的热点.在水下空间中传感器节点如何自主调整位置实现对"兴趣域"的覆盖和监视是一个重要课题.该文引入水平集理论LSM,提出了一种基于水平集的围猎式水下传感器节点布置方法.在该方法中网关节点根据传感器...     

一种基于数据融合的传感器网络部署方案*

采用基于指数衰减的概率感知模型来研究数据融合对覆盖性能的影响,提出节点的虚拟半径概念以量化表示数据融合对覆盖性能的改善效果,同时提出了融合覆盖和虚拟部署的概念。提出了一种基于正多边形方式的规则虚拟部署方案,分析了该部署方案对节点部署密度的影响。理论分析表明,虚拟半径内参与融合的传感节点的个数不能超过6,否则数据融合技术就不能减小传感节点的部署密度。同时也分析了节点在随机分布情况下的覆盖调度情况,提出了一种改进的基于虚拟半径的覆盖调度算法。实验表明,基于指数衰减感知模型的数据融合方案能有效地提高传感器网络的     

A sensor deployment approach using glowworm swarm optimization algorithm in wireless sensor networks

A wireless sensor network is composed of a large number of sensor nodes that are densely deployed in a sensing environment. The effectiveness of the wireless sensor networks depends to a large extent on the coverage provided by the sensor deployment scheme. In this paper, we present a sensor deployment scheme based on glowworm swarm optimization (GSO) to enhance the coverage after an initial random deployment of the sensors. Each sensor node is considered as individual glowworms emitting a luminant substance called luciferin and the intensity of the luciferin is dependent on the distance between the sensor node and its neighboring sensors. A sensor node is attracted towards its neighbors having lower intensity of luciferin and decides to move towards one of them. In this way, the coverage of the sensing field is maximized as the sensor nodes tend to move towards the region having lower sensor density. Simulation results show that our GSO-based sensor deployment approach can provide high coverage with limited movement of the sensor nodes.     

面向海洋监测的水声传感器网络节点定位算法

为解决面向海洋监测应用的大规模水声传感器网络的节点定位问题,首先,采用整数线性规划理论,提出了多目标约束的水面网关优化部署策略;其次,针对水声传感器网络不同节点的特点,设计不同的定位方案,提出了有预测性的水声传感器网络节点部署算法。仿真实验验证了该方法的可行性与有效性,结果表明,该算法能明显提升节点的定位范围,降低通信能耗,减小定位误差,为水声传感器网络的海洋大规模部署提供相应技术指导。     

基于虚拟力的混合感知网节点部署

感知网一般是由静态的或移动的节点组成,为保证感知网的感知功能,节点应该有自部署和自修复能力.然而全部由移动传感器组成的感知网的成本太高,为保证感知网的覆盖功能和低成本,提出了一种在静态传感器节点中加入移动传感器节点的混合感知网形式.为了更好地部署这些节点,最大化覆盖待感知区域,提出了一种基于节点间虚拟力的移动节点部署方法,利用静态节点和移动节点以及移动节点之间的虚拟人工势场产生的作用力来控制移动节点的运动,使移动节点能够在较短的时间内,以较少的能量消耗到达自己合适的位置.在理论上分析了算法的可行性,用仿真实验验证了此算法的有效性,并和其他3种类似算法进行了性能比较.     

无线传感器网络密钥预分配与动态分配策略

为了实现无线传感器网络中的安全通讯,需要对传感器结点间传递的信息进行加密。由于受每个传感器结点自身资源的限制,传统网络中使用的密钥分配策略,并不适用于无线传感器网络。文章提出了一种基于结点位置对密钥进行预分配和动态分配相结合的密钥分配策略,通过构造一棵密钥管理树实现了分布式和集中式密钥管理的结合。应用这一策略构建的传感器网络其安全性和连通性有明显提高。     

基于BBO算法的WSN覆盖与连接节点部署方案

针对无线传感器网络中目标节点部署能力差的问题,提出基于生物地理学优化(biogeography-based optimization,BBO)算法的节点部署方案,该方案能够在网络中找到满足K-覆盖和M-连通性要求的传感器节点最佳部署位置。提出的基于BBO的算法为目标节点提供了一种有效的编码方案,通过优化构建的加权多目标函数来获得近似最优解,选择最小数量的合适点P,使得所有目标点在满足K-覆盖的同时,覆盖目标的传感器节点也满足M-连接。仿真结果表明,该方案能够在不同的K和M组合下找到合适位置的最优数,而且与其他技术方案相比,该方案的性能具有明显的优势。