采用压缩感知与智能优化的大规模WSNs移动稀疏数据收集

针对大规模无线传感网数据处理网络流量大、任务时延高的缺陷,提出了一种基于自适应块压缩感知与离散弹性碰撞优化算法的移动节点数据收集方案。首先,通过分析网络分块与节点部署之间的关系,提出自适应块压缩感知数据采集策略,实现传感器节点基于自适应网络块压缩感知数据采集;设计移动节点数据采集路径规划策略和多移动节点协同计算机制,通过采用适应度值约束变换处理技术和并行离散弹性碰撞优化算法,达到均衡网络节点能耗和降低数据处理任务时延的目的。最后,仿真结果表明,该数据收集方案能够有效实现大规模传感网数据高效处理,而且降低了网络流量和网络任务时延,更好均衡了网络节点能耗。     

基于二次栅格划分的移动sink最小路径构建算法

在无线传感器网络中引入移动sink能够有效解决能量空洞问题,从而提高无线传感器网络的生存时间。但是移动sink的移动速度限制通常会影响数据收集的时延特性,文章的研究重点即如何为移动sink构建最佳巡航路径,从而减小信息收集时延。充分利用传感器节点的通信范围,将构建最佳路径问题转化为求解带邻域的旅行商问题TSPN(traveling salesman problem with neighborhoods),并提出了一种基于二次栅格划分的可变长编码单亲遗传算法的最佳路径构建方法。该算法首先在网络区域中使用粗粒度栅格进行划分,并利用可变长度编码的单亲遗传算法获得最佳途经栅格,从而构造出初始最佳路径。然后对于每一个途经栅格再次使用细粒度栅格进行划分以优化收集路径。仿真结果表明,新算法能够获得更短的数据收集路径,大幅度减低了网络信息收集时延,有效地拓展了网络的生存时间。     

基于概率选择的次优移动Agent迁移策略研究

针对原有网络结构开销较大、负载分配不均等缺点,提出一种区域核心式移动Agent服务注册模式.针对移动Agent路由选择问题提出了一种模拟蚁群算法的路由选择新算法,并给出了一种基于概率P的移动Agent迁移策略,改变了传统迁移只按照某种标准下的最优路径进行的模式,使移动Agent可以充分利用网络中的各条符合时延条件的通路进行迁移;模拟自动控制理论中的反馈思想,使移动Agent执行任务的同时,担任修正路由信息的任务,使路由表的信息始终保持次优状态.仿真实验证明,提出的移动Agent迁移体系在收敛速度、容错性、系统开销和迁移时延等方面有明显改进,并且可以有效缓解在网络负载较重的情况下出现的网络节点阻塞以致移动Agent丢失的情况.     

移动Sink环境下的无线传感器网络数据收集节能算法

针对存在汇聚节点和移动sink场景下的数据收集问题,提出了一种联合考虑汇聚节点选取、普通节点到汇聚节点路由以及移动sink路径的启发式数据收集算法.应用图论对网络进行建模,采用最小连通支配集作为初始种子汇聚节点集,通过迭代确定最终的汇聚节点集、对汇聚节点集的最短遍历路径和普通节点到汇聚节点的最短路由.该算法在保证数据时延要求的条件下,减少了传感器节点到汇聚节点的数据传输,从而节省能耗.     

低占空比无线传感网络中数据收集技术

在低占空比无线传感网络中,针对汇聚节点从源节点收集数据所需时间问题进行研究,同时,针对最低时延数据收集(minimum-delay data collection,MDDC)问题,提出了数据收集时延的下限。通过引入虚拟网络模型(virtual network model,VNM),并采用最大流方法来解决MDDC问题,提出一种基于最大流的MDDC算法,该算法能获得最低时延及其路径。仿真实验结果表明:相比于Fa ST算法,本文提出的MDDC算法在保持较低能耗的同时,可以有效地降低数据收集时延。     

移动自组网中基于位置信息的路径优化路由算法

针对移动自组织网络中基于位置信息的路由算法在空洞存在时仅能生成非优化路径的问题,提出了利用空洞广播来构造优化路径的算法.在利用空洞检测技术收集网络中空洞的边界节点集信息后,将空洞信息进行广播.为减小网络开销,仅将边界节点集的凸包进行广播,并将广播限制在计算出的广播域内.当传输数据包到达广播区域内后,节点匹配目标位置与空洞边界节点集凸包的关系,并以此构造出通过空洞的优化路径.仿真结果表明该算法在存在空洞网络中通过构造优化路径,相对于GOAFR+算法最多降低25ms的传输时延.最后,对该算法在实际应用中的适用条件进行了分析.该算法适用于网络拓扑变化率较低,数据传输率较高的网络.     

保证高可靠度和低传输开销的DTN拓扑控制

由于时延容忍网络中复杂的环境可能导致网络节点失效或链路故障,再加上节点的持续移动和链路的间歇连通,都给网络可靠拓扑控制带来挑战．为解决这些问题,基于时空图提出了有效的可靠拓扑控制方案．该方案适用于节点周期性运动的卫星网络、星际网络等时延容忍网络．首先将网络拓扑转化为时空图;然后定义了网络的可靠拓扑控制问题,拓扑控制保证在网络连通的条件下,寻找网络中任意节点对的最可靠路径,并最小化网络的传输开销;最后提出了两个算法来解决此问题．仿真验证了提出的方法既能保证网络的可靠性,还能降低网络的传输开销,从而说明提出的拓扑控制方案适用于拓扑周期性可预测的时延容忍网络．     

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。     

延迟容忍移动传感器网络高效广播数据传输机制

面向延迟容忍移动传感器网络,提出一种基于网络编码的高效广播数据传输机制 (NEBT),基站传感器节点将原始广播数据分批进行编码,以此来降低节点间的数据相似度,降低广播时延;同时,传感器节点根据自身的广播增益,根据邻居节点相对自身运动趋势准确选择数据交互时机,降低通信开销.仿真结果表明,与常见的泛洪等机制相比,NEBT能进一步降低广播时延并大幅度降低通信开销.     

自组网中基于定位信息的多径路由算法

针对移动自组网中,网络节点的移动性和拓扑结构的易变性,提出了一种基于位置信息的节点不相交多路径路由算法(GNDMR).该算法利用网格中节点的地理信息,选择稳定的节点不相交多路径路由,有效减少了路由发现泛洪的频率和网络开销,并对该算法基于相似性因子进行了优化(GNDMR-OP),同时通过选择与最短路径相似的不相交路径的优化方法,在增加路径可靠性的同时也减少了分组传输的端到端时延.仿真结果表明,该算法采用的节点不相交路由有着良好的可靠性,GNDMR和GNDIVIR-OP的性能超过了单路径路由协议(AODV)和节点不相交多路径路由协议(NDMR).     

面向实时海量数据流的数据聚类

针对海量实时数据流,提出了一种基于密度和网格划分相结合的聚类算法.首先对数据空间进行划分,判断每个单元格中数据点的属性.如果单元格内数据点密度高于阈值,则判定这些点为核心点;否则,根据单元格邻居内数据点的数量对数据点进行再次判断,以确定单元格内的数据点是边界点还是噪声点.算法克服了基于密度的算法运行效率低的缺点,又弥补了基于网格的算法精度较低的不足.通过实验验证了算法的效率和性能,并与经典的DBSCAN和CLIQUE算法进行了对比分析.最后分析了算法在面向海量实时数据流方面所具有的优势,并提出了进一步的研究方向.     

SDN架构下数据中心内存能耗优化策略

提出一种基于内存共享机制数据中心进程优化调度策略,并基于软件定义网络 (SDN)架构建立数据中心负载模型及内存节点能耗模型,给出2个用于降低内存能耗的启发式进程调度算法. 这2个算法以实际内存节点为研究对象,在保证数据中心负载均衡的基础上,通过合理进程调度实现内存共享率最大,使得处于活动态的内存节点数最少,从而达到数据中心内存能耗优化目的. 仿真结果表明,提出的启发式进程调度算法能有效降低内存能耗.     

Multi-objective route planning approach for timely searching tasks of a supervised robot

To performance efficient searching for an operator-supervised mobile robot, a multiple objectives route planning approach is proposed considering timeliness and path cost. An improved fitness function for route planning is proposed based on the multi-objective genetic algorithm （MOGA） for multiple objectives traveling salesman problem （MOTSP）. Then, the path between two route nodes is generated based on the heuristic path planning method A ＊. A simplified timeliness function for route nodes is proposed to represent the timeliness of each node. Based on the proposed timeliness function, experiments are conducted using the proposed two-stage planning method. The experimental results show that the proposed MOGA with improved fitness function can perform the searching function well when the timeliness of the searching task needs to be taken into consideration.     

移动机器人运动规划的粒子群优化算法

针对移动机器人非完整运动规划问题,采用多项式插值技术实现控制参数化,将无穷维非完整运动规划问题转化为有限维参数优化问题.考虑系统的能量消耗和末端约束,构造了优化的目标函数.提出了一种求解移动机器人非完整运动规划的粒子群优化算法.仿真结果验证了移动机器人运动规划的粒子群优化算法的有效性.     

基于节点中心性的移动机会网络网关选择算法

移动机会网络中,为使用户快速从因特网获取数据,需要选择某些合适节点担任网关。研究了移动机会网络网关选择问题。证明了k网关选择判定问题是NP难的。基于移动节点的中介中心性、度中心性、接近中心性,利用贪婪策略,提出了移动机会网络的网关选择算法。实验结果表明,基于节点中心性的3种网关选择算法均可改善网络性能。特别是基于节点接近中心性的算法可使性能得到最大幅度提升;基于节点中介中心性和度中心性的算法的性能受网络规模、需选择网关数目影响不大;基于节点接近中心性的网关选择算法对网络性能的改善幅度随需选择的网关数目的增多而增大。     

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.     

网络连通度约束下低开销的拓扑控制

为实现网络开销与网络连通度的权衡设计,分别基于链路添加和链路删除提出2个启发式的拓扑构建算法.通过采用网络图的代数连通度,并定义无线链路的连通度开销比这一新的拓扑度量,计算每条链路在拓扑优化中的权值.所提的启发式算法可根据该链路权值进行无线链路的添加或删除.设计了若干网络开销函数,以满足不同的网络场景.仿真结果表明,所提的启发式算法能够生成低开销的网络拓扑,同时满足给定的连通度约束.     

一种基于移动无线传感器网络结构的数据采集协议

移动无线传感器网络(MWSN)体系结构在解决传统的网络能量消耗不均衡的问题上有显著效果,但移动sink节点的加入会增大网络的传输延迟。通过分析无线传感网络数据采集机制的耗能情况,提出一种联合动态和静态sink节点的数据收集策略HMS,在节能的同时改善网络的延迟问题,并且结合最短路径最大传输量算法优化MWSN在一个圆形监测区域的数据采集情况。系统仿真证明HMS算法在提高网络能源利用效率上的有效性。     

移动性受限物联网应用中基于图论的高效数据采集策略

针对物联网数据采集应用,研究移动性受到限制的汇聚节点对数据采集性能和能量有效性造成的影响,提出能量有效的数据采集策略.基于图论基本原理对系统进行分析,建立借助方格的网络分层描述方法.提出数据采集中的能量分层优化HOEE问题,采用基于启发式算法的匹配算法来匹配节点方格,制定能耗均衡的数据包上报策略.NS-3仿真实验结果表明,HOEE数据采集策略具有优越性,与最短路径树、最大数据量最小路径以及随机采集策略相比,网络寿命能够有效提高约30%,维持较高的数据采集性能.在具有移动性受限的汇聚节点的物联网应用中使用HOEE数据采集策略,能够提高网络寿命,保证数据采集性能.     

解决ACP高维优化问题的自适应多粒子模拟退火算法

提出了一种改进的针对高维优化问题的自适应多粒子模拟退火(AMSA)算法,通过多个粒子对整个高维空间进行随机分割和相对独立的局部退火. 当每个局部于当前温度下达到稳态后,随着温度的降低,粒子依据自身状态和相互之间的关系自适应地减少粒子数目,以降低复杂度. 该算法用于解决通用移动通信系统自动小区规划问题. 仿真结果显示,对比其他用于解决高维优化问题的启发式算法,AMSA算法能在预定的时间内取得更理想的结果.