面向能耗均衡的传感网单移动Sink数据收集方法

设计并实现了一种面向能耗均衡的传感网单移动sink数据收集方法.利用传感网完全覆盖模型确定了sink在网内各遍历点的具体坐标,并在此基础上,构建了其定长移动数据收集轨迹.实验结果表明,该方法的能耗均衡性优于虚拟节点策略、基于效用的贪婪启发式交会点找寻等典型的移动sink数据收集方法.     

无线传感网中基于定向游走的压缩感知数据收集算法

对于大规模无线传感网的工程应用,降低网络能耗、延长网络寿命和克服链路丢包成为设计传感网数据收集算法的关键因素。提出一种基于定向游走的稀疏压缩感知数据收集算法,网络节点以环状部署的方式非均匀分布在以Sink为中心的圆形区域内,每次数据收集过程由最外环内的随机唤醒节点发起,逐跳向内环定向游走,直至游走至CS数据缓冲区内结束收集过程。仿真结果表明,采用稀疏定向游走机制对全网数据进行投影采样,可以有效降低网络能耗,延长网络寿命。同时在有损链路环境下,该算法依然具有高精度的重构性能,克服了链路丢包对CS数据收集的影响。     

基于无线传感网的楼宇环境监测系统设计

为满足楼宇环境监测系统低成本、部署方便等要求,设计了一种层次型结构的无线传感网 实现对楼宇环境数据的收集工作．首先阐述系统中传感器节点与汇聚节点的硬件设计,然后,根 据楼宇监测的应用背景,设计一种基于ＩＥＥＥ８０２．１５．４／ＺｉｇＢｅｅ协议模型的自组织、低功耗的无 线传感网数据收集协议,不仅可以实现上行感知数据的传输,还可用于下行配置参数的传输．最 后,实地部署和测试结果表明,系统在数据采集、在线监测和数据管理与分析等方面已达到了设 计要求．     

辅助定位信标节点的移动路径规划算法研究

为快速实现监控区域内所有传感节点的定位,利用辅助定位信标节点的移动,提出无线传感网中辅助定位信标节点的移动路径规划算法（MPPA）。在MPPA算法中,考虑由多个六边形网格组成的监控区域,分析sink节点的移动特点,考虑其移动路径中停留位置只是六边形网格的顶点和中心,不在同一位置停留,相邻3个停留位置不共线以及每一个网格至少被3个以上不同停留位置覆盖等约束条件,提出信标节点的移动路径约束和传感节点定位约束,并建立其移动路径规划模型。根据邻居停留位置的信息素浓度决定下一个停留位置,根据蚂蚁选择的路径释放和挥发信息素。经过蚁群算法的多次迭代,可获知能覆盖所有网格的信标节点最优移动路径。信标节点沿着该路径移动时,传感节点可获知信标节点的不同位置信息,收集通信时的RSSI值,采用Kalman滤波算法降低通信噪声,采用最大似然估计算法计算自身位置坐标。仿真结果表明：MPPA算法可根据网格中心和顶点的位置,收敛于移动距离最短且能实现监控区域任何位置上传感节点定位的最优移动路径。MPPA算法降低了信标节点的移动路径长度和停留位置个数,降低了网络启动后所有传感节点获知自身位置所需要的时间,并将传感节点平均定位误差保持在较低的水平。在一定的条件下,MPPA算法比SCAN、DOUBLE_SCAN、HILBERT、CIRCLES和ZSCAN算法更优。     

无线传感网图书定位系统的算法研究及实现

为提高图书馆图书的管理效率,设计了基于RFID的无线传感技术的图书定位系统体系结构,提出了一种基于RFID阅读器感应的图书虚路径跟踪算法,根据标签识别号把跟踪向量分成不同的向量组,解决时间冗余跟踪向量处理、乒乓效应处理等问题,通过标签路径提取实现图书的跟踪定位.设计了具有信息采集、通讯、定位等功能的图书定位系统的结构,围绕低功耗核心,给出传感器节点和汇聚节点的硬件结构,具有良好的部署性和扩展性.完成原型系统设计与实现,验证了系统的有效性.     

基于数据融合的无线传感网定位技术研究

阐述了无线传感网定位技术分类、定位技术常用术语的基础上,分析了无线传感网常用的测距方法及基于测距的定位方法,重点剖析了多边定位法,解析了该方法的利弊,并提出了基于数据融合的多边定位方法,经试验,该方法能降低节点能耗,延长节点寿命.     

无线传感网合作式充电与数据收集算法研究

为同时改善无线传感器网络的能量补充效率和网络服务质量,本文提出了一种利用电子标签的无线传感器网络合作式无线充电和数据收集算法,根据通信方式的不同,具体提出了TBR和TDC 2种方案,通过将网络中的节点进行分簇,并在单个簇内部署簇内移动读取器进行路径移动,对簇内的各个节点进行充电和数据收集;在簇间部署簇间移动读取器收集簇内读取器内的数据并将数据传输给汇聚节点进行数据处理,通过分簇完成对节点充电和数据收集任务的分层处理。通过仿真验证,证明合作式充电策略可应用在大型区域内部署的网络,并且保证所需的移动读取器数量最少,数据传输至汇聚节点的时延最短,TBR方案与TDC方案有效。     

无线传感网中基于空间相关性的压缩感知路由算法

提出了一种基于空间相关性的压缩感知路由算法,利用无线传感网压缩感知联合稀疏模型和节点数据的空间相关性分析,基于空间相关性原理对网络节点进行分簇,将全网的特有稀疏度变为簇内的共有稀疏度,减少了网络总的稀疏度,从而降低了数据观测量。仿真结果表明所提算法可以有效减少网络能耗,缩短传输时延,延长网络寿命。     

用于无线传感器网络的高能效数据收集算法

针对突发事件监测等反应式传感器网络的应用,提出了一种高能效数据收集算法EE-DGA(Energy-efficient data gathering algorithm)。该算法根据节点的空间相关性和剩余能量,使位于事件区域内的节点进行簇首竞争,再利用蚁群算法构建簇内的数据收集链路。此外,该算法还隐含有一种简单的簇内调度方法,使得在满足监测精度要求的情况下,通过关闭冗余节点而进一步降低能耗。仿真结果表明:EEDGA比传统的路由算法具有更高的能效和更长的网络生存期。     

无线移动传感器网络的分布式目标跟踪算法

为了满足无线移动传感器网络(WMSN)的目标跟踪应用要求,提出了一种分布式目标跟踪算法,可使用节点引导保证WMSN的网络动态连通性;在传统分布式数据融合体系结构的基础上结合平均一致性滤波器实现了低通信开销的优化分布式数据融合．仿真结果表明,该算法在WMSN中目标跟踪效果良好,且数据融合性能优于传统分布式数据融合算法．     

移动信标动态路径规划方法研究

针对非规则部署的传感器区域,提出了一种新的移动信标动态路径规划方法。该方法基于人工势场思想,在移动信标上配置全向发射天线和定向接收天线,通过获取感知范围内未知节点与信标间的虚拟力来实时引导信标移动。仿真结果表明该方法有效可行。     

无线传感器网络中的动态聚类分簇算法研究

能耗问题是无线传感器网络的关键问题之一。通过深入分析已有算法存在的诸多不足,该文提出了一种基于动态聚类的分簇算法。该算法首先分析了低能耗自适应分簇的一阶能耗模型,给出了基于最小能耗的簇首数计算公式,然后在此基础上引入动态聚类思想,以最优簇首数将传感器网络内的所有节点进行聚类,得到最优的簇首节点及其内部簇成员。仿真结果表明：算法划分的网络具有低能耗、高稳定性等特点,弥补了已有算法的不足。     

传感器网络中分布式数据汇聚路由算法

考虑汇聚开销对无线传感器网络数据汇聚路由性能的影响，提出一种基于汇聚决策的分布式汇聚路由算法．当信息源点动态到达或离开时，该算法根据数据相关性、数据汇聚成本和数据传输成本自动计算汇聚得益，并依据汇聚得益进行汇聚决策和确定数据汇聚路由，从而联合优化了汇聚开销和传输开销，减少了数据采集能耗．同时，该分布式算法仅依靠本地信息建立路由，降低了路由维护开销．仿真实验表明，在各种网络条件下，该在线算法的能耗性能与离线算法的相对误差在17%以内．     

传感器网络中的多重贪心路由算法

基于二层架构的无线传感器网络，以减少网络功耗为目的，提出了一种新的路由算法－－多重贪心算法以获得最优路径。模拟结果证明了此算法复杂度量级远小于穷举法，和贪心算法近似，不过相对于贪心算法大幅度减少了组长传感器的平均功耗，从而提高了网络的生命期。     

传感器网络中的多重贪心路由算法

基于二层架构的无线传感器网络，以减少网络功耗为目的，提出了一种新的路由算法－－多重贪心算法以获得最优路径。模拟结果证明了此算法复杂度量级远小于穷举法，和贪心算法近似，不过相对于贪心算法大幅度减少了组长传感器的平均功耗，从而提高了网络的生命期。     

一种基于树的能量高效传感器网络调度算法

针对无线传感器网络中能量紧缺的情况提出一种基于树的能量高效调度(TREES)算法。该算法构造以sink为根的骨干树保证信息采集节点和sink的连通性。位于骨干树的节点处于通信模式,其它节点根据应用要求处于探测或休眠模式,按需激活通信模块。在NS-2平台上对TREES算法仿真,结果表明:TREES在保证信息采集的完整性和传输可靠性的基础上,能够降低能耗,有效延长网络寿命。     

无线传感器网络中基于数据融合的覆盖控制算法

现有的传感器网络覆盖控制研究普遍采用圆盘感知模型,并不能真实刻画传感器的感知特性以及存在背景噪声时的系统检测能力,节点调度后的工作节点数量比实际需要的多,增加了不必要能耗和通信干扰。文章提出了一种分布式覆盖控制算法(DFCCA),采用更接近真实的数据融合感知模型,首先通过理论分析找到三角融合网格(TFM)中最小检测概率点的位置,进而依据覆盖要求和环境参数确定TFM的最优节点间距。DFCCA通过整网的TFM划分完成节点调度,使大量冗余节点进入休眠,同时考虑节点剩余能量来均衡能耗。仿真结果表明,相比基于圆盘感知模型的算法,DFCCA算法可以更大程度关闭网络中的冗余节点,保证覆盖质量和连通,延长网络生存期。     

面向WSN的移动信标辅助定位方法

提出了一种基于移动信标的辅助定位方法,该方法采用三重覆盖思想确定虚拟信标点分布,保证未知节点获得足够的定位信息;利用蚁群算法获取遍历这些虚拟信标点的最优路径;提出了基于迭代优化算法的虚拟信标点滤波方法.通过对虚拟信标点个数、遍历路径长度、传感器通信距离和定位误差等参数分别进行仿真分析.结果表明,该定位方法在定位精度、定位覆盖率和能量消耗等方面具有一定的优越性.     

无线传感器网络快速数据收集的聚集调度方法

为了快速收集传感器节点数据,研究了最短时间聚集汇播的传输调度问题. 针对聚集调度中的传输链路选择问题,提出了对数聚集树构造方法,仿照理想情况下的最优聚集树结构对传输链路进行了优化选择;针对聚集调度中的时间片分配问题,提出了基于链路效用的时间片分配方法,以发送节点对其竞争节点的影响作为链路效用,优先为效用值较大的链路分配时间片,增加并行传输. 对比实验结果显示,该算法得到的数据收集时延在多数网络部署场景下比现有算法降低10%以上,且在网络密度较大、半径较小的场景中具有更好的相对性能. 实验结果表明,新提出的算法是一种有效的快速聚集汇播调度算法.