无线传感器网络中基于虚拟力的覆盖算法

在无线传感器网络的很多应用场景中,大量的传感器节点被任意播撒在被监测区域内,形成很多覆盖空洞,对无线传感网络的感知、监测和数据采集能力造成很大影响。为了解决无线传感器网络中的覆盖问题,提出了一种基于虚拟引力的覆盖算法。首先,根据虚拟引力产生的约束条件和引力大小,一种扩大网络覆盖范围的算法被提出,算法分析证明这种算法能够减少覆盖空洞;第二,提出了维持邻居节点连通性的方法;第三,提出一种覆盖感兴趣区域的算法。仿真结果表明,这种算法既能提高网络的覆盖能力,又能减少传感器节点的移动距离。     

面向无线传感器网络节点定位的移动锚节点路径规划

节点定位是无线传感器网络技术研究的一个基本问题,大多数无线传感器网络的应用和中间件技术都需要节点的位置信息.目前比较实用的定位方法是利用一些移动锚节点(如安装有GPS)根据有效的规划路径移动,通过发送包含其自身坐标的信息来定位其他节点,该方法不过多地增加无线传感器网络成本,还可以获得较高的定位精度.在该方法中,移动锚节点的路径规划问题是需要解决的基本问题.主要研究移动锚节点的路径规划问题,把图论引入到无线传感器网络节点定位系统.把无线传感器网络看成一个连通的节点无向图,路径规划问题转化为图的生成树及遍历问题,提出了宽度优先和回溯式贪婪算法.仿真实验和真实系统实验结果表明,该方法能够很好地适应无线传感器网络节点随机分布的节点定位,可以取得较高的定位精度.     

基于虚拟力移动锚节点的3D-DVHop-ACR定位算法

针对传统以及各种经改进的3D-DVHop算法对未知节点定位误差较大,且未对定位成本进行实质性降低的问题,提出一种基于虚拟力移动锚节点的3D-DVHop-ACR定位算法.该算法引入虚拟力移动锚节点,在降低定位成本的同时可使锚节点移动路径遍历整个网络空间且不会进入网络空洞区域;通过RSSI值辅助测距与三维跳距加权修正节点间跳数和跳距,利用所有锚节点定位误差修正各未知节点估计坐标;同时,结合最大似然估计法对邻居节点数不小于3的节点继续精化,以进一步降低定位误差.     

基于虚拟力的无线传感器与执行器网络测距定位算法

针对无线传感器与执行器网络(WSAN)的传感器节点定位问题,提出了一种基于虚拟力的无线传感器与执行器网络测距定位算法,使用移动的执行器节点替代传统无线传感器网络(WSN)定位算法中的锚节点,并将虚拟力模型引入基于信号到达时间(TOA)的定位算法。该算法在利用虚拟力驱动执行器节点逼近提出定位请求的传感器节点的同时,根据信号传输时间计算节点间的距离完成节点定位。仿真结果表明,提出的定位算法使得节点定位成功率提高20%左右,平均定位时间以及定位开销均小于传统TOA算法,适用于实时性要求高、执行器节点数量较少的场合。     

基于遗传算法的WSN移动信标定位及路径求取

针对无线传感器网络中使用移动信标定位问题,提出了基于遗传算法的无线传感器网络移动信标定位及路径求取方法。首先根据区域面积计算出三重覆盖所需的发射信标位置的个数,用遗传算法优化求取信标发射位置,再用流浪旅行商算法获取遍历发射位置点的最优路径,在遍历时基于加权质心算法对传感器节点定位。实验结果表明,该方法可对传感器节点进行高效定位。     

基于Monte Carlo的多能量级移动节点定位算法研究

提出了一种基于Monte Carlo的移动无线传感器网络节点定位算法,即移动导标周期性发射不同能量级的广播信号,未知节点接收感知范围内的导标定位信息,以确定自己所处的限定区域。利用改进的Montc Carl。方法,采用较少样本实现了节点的位置估计。为避免导标共线时出现节点定位失效的情况,引入共线度限制因子,提出了一种导标共线度约束策略。仿真实验结果表明,提出的算法具有较低的定位误差,算法在导标节点密度、运动速度、测距误差等影响因子下表现出了良好的适应性。     

基于定向移动的水下传感器网络覆盖算法

覆盖率是衡量无线传感器网络服务质量的重要指标。为提高网络覆盖率,针对水下三维传感器网络模型,提出一种基于定向移动的虚拟力算法。将虚拟力简化为节点只受邻居节点的斥力作用,定义当2个邻居节点的感知圆球相切时,其位置为相对理想位置。节点所受虚拟力大小与节点移动到相对该邻居的理想位置所需移动的距离成正比,而节点移动的距离与节点所受到的虚拟力的合力相关。实验结果表明,该算法能有效地对水下传感器网络的布局进行优化,提高网络覆盖率。     

基于虚拟引力约束的光纤传感器网络节点空洞智能修复算法研究

针对传统光纤传感器网络节点空洞修复算法存在感知半径较低、距离阈值较短等问题,提出了基于虚拟引力约束的光纤传感器网络节点空洞修复算法.引入IVFA-B(Intensity-based Virtual Force AlgorithmWith Boundary Forces,IVFA-B)算法中的虚拟引力模型,分析异构网格中实现最大覆盖时两种异构节点感知半径的关系以及节点之间的最佳距离.将最佳距离和虚拟引力算法中的最佳距离阈值相结合,提供对异构网络的适应度,同时将节点移动概率引入节点移动距离公式中,实现光纤传感器网络节点空洞修复.仿真结果表明,所提出算法可以有效解决现有算法中存在的问题,在保证较为理想的覆盖效果基础上,延长感知半径和增大距离阈值.以此验证了所提算法具有较优应用性能.     

无线传感器网络中一种基于多跳导标的分布式节点定位算法

针对无线传感器网络内在特点及经典Beacon-based定位方法的局限性,提出了一种新的基于多跳导标节点的分布式节点定位策略。其主要原理在于应用距离矢量路由法获得邻近导标节点的同时,在选择参与定位的导标节点集时考虑了导标节点共线度及未知节点与导标节点的位置关系,并在此基础上提出了不依赖于复杂优化计算的基于权值的位置估算策略。仿真研究表明,提出的算法具有很好的自适应性、分布性、可扩展性和鲁棒性,特别是算法在计算复杂度及定位结果鲁棒性等方面表现出了很好的性能,适合应用于大规模无线传感器网络。     

基于蜂窝网格锚点的虚拟力导向节点部署算法

为满足覆盖需求,提出了一种基于蜂窝网格锚点的虚拟力导向节点再部署覆盖增强算法;算法基于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,有效覆盖面积最大理论,设置对随机部署的节点虚拟引力锚点作为虚拟力导向移动的目标,建立锚点对节点的虚拟引力,建立节点之间虚拟斥力来避免节点移动中的碰撞问题;完成随机播撒的节点在虚拟力的作用下的再部署,提高覆盖率,保证覆盖质量;Matlab R2012a仿真实验中,随机部署不同数量的节点,网络覆盖率均较快达到95%以上,满足覆盖需求。