基于自组织图算法的水下传感器网络优化部署研究

水下传感器网络部署是开展水下传感器网络相关应用的基础,良好的传感器节点部署方案可以有效提高目标的监测质量;针对水环境中随机事件的突发性和不确定的特点,提出了基于自组织图算法的水下传感器网络优化部署方案;首先,随机部署传感器节点,预设随机事件呈L型不均匀分布,当随机事件发生在传感器覆盖漏洞处时,采用自组织图算法确定传感器节点需要移动到的目标位置;仿真结果表明,基于自组织图算法的水下传感器网络优化部署方案可以显著提高对随机事件的覆盖率,实现对水环境的有效监测。     

基于混沌粒子群的有向传感器网络覆盖优化

研究有向传感器网络覆盖控制问题,全向传感器不能直接应用于有向传感器网络.为改善有向传感器网络覆盖性能,在分析有向感知模型的基础上,提出了应用混沌粒子群的有向传感器网络覆盖优化算法,可随机部署有向传感器网络,以网络区域覆盖率为优化目标,利用粒子群算法较快的收敛速度和混沌搜索的遍历性、随机性,通过调整传感器节点的主感方向,减少网络感知重叠区和感知盲区.仿真结果表明,改进算法能有效提高网络覆盖率.与基本粒子群等覆盖优化算法相比,改进算法覆盖优化性能更好.     

基于粒子群优化算法的水质传感器优化部署研究

针对不同污染程度的水域提出重点监测区域的集中性覆盖监测问题.在重点监测区域的传感器网络部署之前,对于监测水域大面积覆盖监测问题采用一种基于加权因子调整的粒子群优化(PSO)算法,对比了不同粒子群数目对网络覆盖能力的影响.仿真结果表明:PSO算法保证在最大覆盖率的条件下,实现传感器网络节点快速自适应均匀部署,运算速度快且能够避免局部最优;网络覆盖能力先随粒子群数目的增加而增大,当粒子群个数达到20后,网络覆盖能力随之减小;网络实现最大范围均匀部署之后,能较好地保障重点水域的集中性覆盖监测,从而保障真实客观的水质监测数据.     

RGA-D：一种无线传感器网络覆盖优化方法

研究了无线传感器网络覆盖优化问题,针对传感器节点随机部署、分布不均,传统覆盖优化算法一般只考虑网络部署后单次优化的问题,提出基于节点冗余和覆盖集冗余的计算方法,用网络的局部特征表征全局特征,改进了网络覆盖模型。并在此基础上提出RGA-D算法,利用遗传算法计算覆盖集,同时考虑节点和覆盖集冗余度,对网络整个生存期进行全局优化。仿真实验表明,RGA-D算法能在活跃节点数和网络覆盖率之间达到平衡,解决了网络生存期后期容易出现覆盖盲区的问题。     

水下无线传感器网络节点部署优化研究

为降低水下传感器网络的部署成本,文中对水下无线传感器节点数目和覆盖率进行优化,提出了针对不同网络拓扑模型的水下无线传感器节点部署优化模型。首先,分析不同网络模型对覆盖性能的影响;然后,利用遗传算法求解优化问题,分别以网络节点数目和覆盖率作为适应度函数求解。通过仿真实验验证了该算法的有效性,结果显示:该策略能够在单个传感器覆盖半径减少的情况下以更少的节点数目达到更高的覆盖率,从而降低水下传感器网络节点部署成本。     

面向三维的有向异构传感器网络覆盖优化算法

针对面向三维的有向异构传感器网络随机部署节点产生的覆盖重叠区和盲区的问题,提出了一种基于粒子群优化（PSO）算法面向三维的有向异构传感器网络覆盖优化算法（PSOTDH）。该算法在建立新的三维有向感知模型的基础上,在模型中引入三维重叠质心、三维有效质心和三维边界质心的概念,通过PSO算法对面向三维的有向异构传感器网络进行三维覆盖重叠区域优化和三维边界节点优化处理,使节点的主传感方向发生改变,从而使三维重叠质心、三维有效质心和三维边界质心分布更加均匀,进而达到提高覆盖率的目的。仿真结果表明,该算法经过25次优化以后可以提高网络覆盖率约27.82%。由此可见,该算法能够快速、有效地提高网络的覆盖率。     

基于混沌粒子群算法的无线传感器网络覆盖优化

为了改善传感器节点随机部署时的不合理分布,提高网络覆盖率,以网络覆盖率为优化目标,提出了基于混沌粒子群的无线传感器网络覆盖优化算法。该算法利用混沌运动的遍历性和随机性,克服了粒子群算法后期陷入局部最优的缺点。仿真结果表明,该算法比基本粒子群算法具有更好的覆盖优化效果。     

一种基于顺序博弈的UWSNs覆盖控制算法

近年来,人们对海洋资源愈加重视,水下无线传感器网络在海洋数据监测、海洋军事、辅助导航等方面的应用引起了广泛关注。一个良好的水下无线传感器网络覆盖控制,首先能够降低覆盖冗余,优化网络空间资源的配置;其次可以减少节点的能耗、降低网络的成本并延长节点的生命周期,使水下无线传感器网络可以更好地完成目标水域环境感知任务。提出了一种基于顺序博弈的水下无线传感器网络覆盖控制方法,用于优化水下无线传感器网络的覆盖控制,期望能够降低节点的能耗,均衡节点之间的能量,最终实现延长网络的生命周期的目标。仿真实验表明,该算法能够提高网络覆盖率和延长网络生命周期。     

基于改进鲸鱼优化算法的WSN覆盖优化

针对无线传感器网络在随机部署移动节点时,存在分布不均匀导致的覆盖率较低的问题,以网络覆盖率最大化为目标建立网络覆盖优化模型,提出一种基于改进鲸鱼优化算法(IWOA)的网络覆盖优化策略;首先,采用量子位Bloch球面坐标编码初始化种群,提升种群多样性,扩展搜索空间的遍历能力;其次,提出一种基于步长改进的位置更新方式,平衡算法的全局探索和局部搜索能力;最后采用莱维飞行,对个体进行扰动更新,提高跳出局部最优的能力。仿真结果表明,将改进后的鲸鱼优化算法应用在WSN覆盖优化中,与标准鲸鱼优化算法和其他文献中的算法相比,有效减少了传感器节点冗余,表现出更快的收敛速度和更高的覆盖率,进而改善网络监测质量,延长网络生存时间。     

无线传感器网络覆盖优化仿真研究

研究无线传感器覆盖(WSN)优化问题,由于网络传感器节点分布不均匀,又存在冗余等问题。传统WSN高密度部署方法,节点分布极不均匀,节点覆盖区域之间的重复率高,节点浪费严重,导致网络覆盖率低、成本高。为了提高无线传感器网络的覆盖率,提出一种混沌粒子群优化算法(CPSO)的WSN覆盖优化算法。首先以提高网络覆盖率为优化目标,建立WSN覆盖优化数学模型,然后通过粒子间协作进行求解,并对粒子群混沌扰动,保持粒子多样性,从而得到最优网络覆盖。仿真结果表明,相对于其它覆盖优化算法,CPSO能够以较少传感器节点获得较高网络覆盖率,提高了网络通信效率,降低网络成本。     

基于节点重部署的水下传感器网络三维栅栏覆盖

水下传感器网络是近年的研究热点,如何高效实现三维栅栏覆盖,仍是一个开放的课题.把三维栅栏覆盖转化为二维区域覆盖空洞修补,针对栅栏平面上的覆盖空洞,设计穿过空洞质心的垂直修补线段.提出了基于节点重部署的能量高效的三维栅栏构建算法(Bmon),针对栅栏平面上的覆盖空洞,选择移动能耗最小的节点移动到空洞的垂直修补线段上,修补覆盖空洞,实现三维栅栏覆盖.仿真结果验证了该算法的有效性.该研究对三维覆盖研究有一定的理论和借鉴意义.     

三维水下监视传感器网络的拓扑生成算法

当前大多数传感器网络研究假设传感器节点在二维平面部署,然而许多水下传感器网络应用要求节点在三维空间分布。针对三维水下监视应用,提出一种新颖的分布式传感器网络拓扑生成算法（ETG）。基于格理论,ETG算法将节点的移动控制与活动设备的调度相结合。初始时刻监视设备密集部署在二维海平面上,ETG算法根据局部信息选择活动设备,并通过控制其传感器节点在垂直方向的移动,形成一个三维水下网络。仿真实验表明,ETG算法能够以较小的平均节点移动距离覆盖较大的空间,从而有效减少网络建立阶段的能量开销。     

无线传感器网络中一种能量有效k度覆盖算法

覆盖率是衡量无线传感器网络性能的重要指标之一。在对目标节点进行k覆盖的过程中,会出现大量数据冗余迫使网络出现拥塞的现象,导致网络通信能力和覆盖能力降低、网络能量快速消耗等问题。为此,提出了一种能量有效[k]度覆盖算法（Energy Efficient k_degree Coverage Algorithm,EEKCA）。该算法利用节点之间的位置关系构造出覆盖网络模型,通过分析网络模型给出监测区域内节点覆盖期望值及对整个监测区域覆盖所需最少节点数量的求解过程;在能耗方面,给出了工作节点和邻居节点之间的能量转换函数比例关系,利用函数比例关系完成低能量节点的调度,进而达到全网能量平衡,优化了网络资源。最后,仿真实验结果表明,该算法不仅可以提高网络覆盖质量,还可有效抑制节点能量快速消耗,从而延长网络生存周期。     

三维水下移动传感网多目标有向路径覆盖增强研究

水下传感网中实现多个移动目标的协同追踪任是一个技术难题,针对这个问题论文提出了一种分布式的多目标有向路径覆盖增强算法。在实际的三维水下传感网中,水下传感器节点会随着水流运动而移动,被追踪的目标具有自主行动能力。假设移动规律遵从Meandering Current Mobility模型,多个运动目标沿着基于概率的Random Walk移动模型轨迹运动。在论文提出的算法中,覆盖运动路径的传感器节点通过两跳邻居节点范围内的水下传感器节点协同决策来实现最大化路径覆盖,通过调整水下传感器节点自身的有向覆盖方向达到多目标轨迹路径有向覆盖率平均值最大,并使多目标轨迹路径有向覆盖率标准方差尽量小。最后论文通过MATLAB软件仿真来验证分布式覆盖增强算法的有效性,能够显著提高多个移动目标的路径覆盖率。     

面向管道系统的无线传感器网络三维节点部署算法

管道系统是事关国民经济发展的基础设施,而节点的三维部署问题是基于无线传感器网络的管道监控系统的基础性技术问题.首先把三维管道结构映射为XY和XZ 2个二维平面结构,分别对其进行传感器节点部署优化分析.然后在此基础上,设计了面向管道系统的三维传感器节点的部署算法.最后对算法进行了覆盖性能、连通性能以及能耗性能的评价,结果表明,该算法能有效解决管道系统节点三维部署问题,为超长油气管道、城市自来水管网及污水管网监测提供理论指导和实践依据.     

基于Voronoi图的无线传感器网络栅栏覆盖算法设计

针对无线传感器网络中栅栏构建的问题,提出了一种基于监测区域Voronoi图划分的无线节点栅栏构建算法。仿真结果显示,网络中无线节点部署地越多,栅栏形成的可能性和组建栅栏的节点平均数量也会随之增加。该算法能够在无线传感器网络节点覆盖密度较低且不均,已经形成了少量栅栏空洞的情况下快速实现监测区域的栅栏覆盖,但空洞修复还需要进一步研究。     

概率模型下线性规划优化覆盖方案

覆盖率不仅是评价无线传感器网络体系性能重要标准之一,也是无线传感器网络所研究的一项重点课题.为此,提出了一种复杂动态参数模型下优化覆盖算法,该算法通过对动态参数覆盖模型的计算,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,似然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关系.仿真实验表明,本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,延长网络生存周期.     

移动传感器k栅栏覆盖研究

在随机部署的无线静态传感器网络中,为保证监控区域的栅栏覆盖而需要大量的节点,从而导致节点之间覆盖区域相互重叠,产生覆盖冗余。通过利用移动传感器节点重部署的能力,可以使用少量的节点保证监控区域的栅栏覆盖。针对1栅栏覆盖问题,提出了基于集中式再部署算法CBarrier的改进算法MCBarrier。通过将监控区域划分为若干片段区域,分别进行栅栏覆盖,并设计基于分治算法的k栅栏覆盖构建算法kMCBarrier。实验表明:MCBarrier算法与kMCBarrier算法能量高效的实现栅栏覆盖,且kMCBarrie算法具有良好的扩展性。     

视觉传感器网络兼顾区域覆盖的目标多重覆盖

针对目前无线传感器网络覆盖研究中单纯进行区域覆盖或目标覆盖而将两者分立的情形,提出了一种视觉传感网络混合覆盖算法。该算法基于有向感知模型,利用虚拟势场使节点在待监测区域自组织地进行位置移动和感知方向转变,在完成对覆盖质量要求较高的热点目标多重、优先覆盖的同时最大程度地覆盖整个待监测区域。仿真实验表明,该算法自组织能力良好,能有效满足热点目标和整个待监测区域对覆盖质量的要求,有效地利用了网络资源。