面向区域覆盖的异构传感器节点部署

针对异构传感器节点随机部署于被监测区域时容易产生覆盖漏洞的问题,提出一种基于取样直线扫描的覆盖漏洞修复算法,基于取样直线扫描,找到覆盖漏洞;通过移动传感器节点修复覆盖漏洞.该算法以完全覆盖被监测区域为优化目标,对于具有相同感知半径的同构传感器节点和具有不同感知半径的异构传感器节点同样适用.仿真实验表明:该算法能有效修复覆盖漏洞.     

一种改进菱形网格覆盖空洞修复算法

覆盖空洞的产生会严重影响目标监测区域的网络性能。本文提出一种基于混合传感器网络的改进菱形网格覆盖空洞修复算法。该算法通过改进的菱形贴片方式,指导移动节点到指定位置消除空洞区域。仿真结果表明,与TNR算法相比较,本文算法可以有效减少移动节点的使用数目,提高移动节点的利用率。     

一种高效强K—栅栏覆盖构建算法

K－栅栏覆盖是无线传感器网络覆盖控制的研究热点之一。本文构建了强栅栏覆盖模型,提出了分区强K－栅栏覆盖构建算法PMNSB,用最少的节点形成强栅栏。首先把监控区域分成多个子区域,通过匈牙利算法选用移动距离之和最少的网格集合为基准1－栅栏覆盖,缺少移动节点的子区域,选择附近区域的剩余移动节点修补形成1－栅栏覆盖。水平相邻的两个子区域之间构建竖直栅栏,这些1－栅栏合起来构成强K－栅栏覆盖。仿真结果证明了该方法的有效性,本文的研究对提升无线传感器网络的性能具有重要的理论与实际意义。     

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。     

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.     

基于事件驱动机制WSN覆盖算法

针对无线传感器网络覆盖方法自身特点以及在覆盖过程中消耗大量传感器节点能量的不足,提出了一种事件驱动机制的覆盖算法。该算法通过事件驱动机制使节点之间完成了状态转换,同时建立了传感器节点与目标节点之间的关联属性,从而有效地减少节点能量的消耗,延长了网络生存周期,优化了网络资源,确保了以最少的节点完成对目标区域的完全覆盖。仿真实验结果表明,该算法中节点能量的消耗与LEACH协议相比降低了7%,验证了该算法的实效性和稳定性。     

WSN中基于虚拟力的移动覆盖算法

以往移动覆盖算法的主流思想通常为：根据特定算法移动部署好传感节点后,转为静态无线传感器网络进行工作,即网络只在节点部署阶段处于移动状态。针对稀疏无线传感器网络按此思想覆盖率极低,并且通常网络也只需对目标区域实现动态覆盖的问题,提出了基于虚拟力的移动覆盖算法。算法采用虚拟力思想部署节点,划分出节点工作区,并依据等周定理规划出移动轨道,以最小化节点移动距离,并减少重叠覆盖面积,降低感知能耗。仿真实验结果表明,该算法实现了对目标区域的高覆盖率,并有效提高了网络的能量利用率,具有较强实用性。     

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。     

无线传感器网络栅栏覆盖改进

栅栏覆盖是无线传感器网络中的研究热点,鉴于移动节点的高昂造价以及在移动过程中的巨大能耗,针对高效节能的修复栅栏漏洞问题进行研究.建立静止节点的权重图,并利用迪杰斯特拉算法(Dijkstra)寻找所需最少数目的移动节点和构建栅栏覆盖的最短路径.根据构建栅栏覆盖的最短路径和基于路径上的每个栅栏漏洞所需的最少移动节点,将栅栏漏洞划分为简单情况和一般情况,借助于最大权匹配算法(Kuhn-Munkres)求解移动节点的最短移动距离.仿真实验表明,所提出算法明显减少了移动节点的移动距离,实现了栅栏覆盖.     

一种针对移动全覆盖问题的节点移动策略

在传感网和物联网的大力发展过程中,覆盖问题始终是该领域关注的核心问题.目前在诸多应用中,网络部署受各类影响因素的制约以及传感设备自身条件的限制,无法实现监测区域的完全覆盖.但如果借助某些特定的移动设备并按照有针对性的移动策略实施移动覆盖,就可以实现监测区域内的补全覆盖.基于此应用提出了一类新的覆盖问题——移动全覆盖问题,即在网络稀疏覆盖的环境下,利用移动节点的移动覆盖实现监测区域的全覆盖问题.针对该问题提出了分而治之的节点移动策略.首先,按照移动节点通信半径将整个监测区域划分成多个子区域;其次,以四叉树分层遍历的策略作为移动节点在子区域间的移动方案;最后,针对每个子区域内静态节点的覆盖状况制定相应的区域内的移动策略.实验结果表明采用本文提出的移动策略可以实现在移动节点移动较小距离的前提下达到整个区域的全覆盖,从而解决了稀疏网络环境下的全覆盖问题.     

Particle swarm optimization based clustering algorithm with mobile sink for WSNs

Wireless sensor networks with fixed sink node often suffer from hot spots problem since sensor nodes close to the sink usually have more traffic burden to forward during transmission process. Utilizing mobile sink has been shown as an effective technique to enhance the network performance such as energy efficiency, network lifetime, and latency, etc. In this paper, we propose a particle swarm optimization based clustering algorithm with mobile sink for wireless sensor network. In this algorithm, the virtual clustering technique is performed during routing process which makes use of the particle swarm optimization algorithm. The residual energy and position of the nodes are the primary parameters to select cluster head. The control strategy for mobile sink to collect data from cluster head is well designed. Extensive simulation results show that the energy consumption is much reduced, the network lifetime is prolonged, and the transmission delay is reduced in our proposed routing algorithm than some other popular routing algorithms.     

WSNs能量异构节点部署与区域覆盖优化

针对无线传感器网络（WSNs）的热点区域问题所导致的节点能量异构、能量空洞等问题,对网络进行重新部署以满足区域覆盖的要求。建立WSNs能量异构节点区域覆盖优化模型,以网络覆盖率为目标函数,节点位置作为决策变量,采用差分进化算法优化该目标,同时获得各节点的最佳位置。仿真实验表明：该模型能充分调度各节点的剩余能量,对热区问题导致的能量空洞进行重新部署,该策略能够延长网络的生命周期,提高网络的可靠性。     

基于改进势场的有向传感器网络路径覆盖增强算法

路径覆盖是无线传感器网络目标监控领域的一个热点研究问题,在分析节点主感知方向可调模型的基础上,提出了一种基于改进势场的有向传感器网络路径覆盖增强算法(improved potential field based path coverage-enhancing algorithm,IPFPCA).该算法针对传统虚拟势场可能出现的局部极小导致覆盖增强失败问题设计了一种改进的势场函数,通过将相邻传感器节点对路径轨迹点的共同覆盖率引入到斥力计算中,有效引导节点的主感知方向调整,从而达到路径的高效覆盖.实验结果表明:对比已有的路径覆盖增强算法,IPFPCA可以消除节点的感知重叠区和盲区,最终实现网络路径的高效覆盖.     

基于最优连通功率控制的WSNs跨层路由优化算法

针对非连通区域节点空洞效应和热点区域节点间通信干扰导致的路由服务质量（QoS）下降问题,提出了一种基于最优连通功率控制的无线传感器网络（WSNs）跨层路由优化算法。算法采用自适应最优连通功率控制策略,在避免路由空洞产生和保证网络连通性条件下,降低热点区域节点数据转发竞争干扰;通过位置信息、剩余能量和干扰等级的跨层信息交互,动态选取最优转发节点,提高网络整体性能。仿真实验表明：算法能够提高路由（QoS）、优化网络生命周期和降低热点区域通信干扰。     

一种基于GAF的无线传感器网络分簇算法

分簇技术主要目标是延长整个传感器网络的生存时间。好的分簇技术可以提高无线传感器网络的可扩展性。就"热区"内的负载平衡问题,以及频繁的簇头轮换和簇重组问题,对基于GAF算法的完全簇头选择算法进行改进,结合双簇头模型和单簇头模型的优点,提出了一种无线传感器网络簇头非均匀分布算法,有效地平衡"热区"内节点的能耗,延长了无线传感器网络的生命期。     

Termite-hill: Performance optimized swarm intelligence based routing algorithm for wireless sensor networks

A wireless sensor network (WSN) is a large collection of sensor nodes with limited power supply, constrained memory capacity, processing capability, and available bandwidth. The main problem in event gathering in wireless sensor networks is the formation of energy-holes or hot spots near the sink. Due to the restricted communication range and high network density, events forwarding in sensor networks is very challenging, and require multi-hop data forwarding. Improving network lifetime and network reliability are the main factors to consider in the research associated with WSN. In static wireless sensor networks, sensors nodes close to the sink node run out of energy much faster than nodes in other parts of the monitored area. The nodes near the sink are more likely to use up their energy because they have to forward all the traffic generated by the nodes farther away to the sink. The uneven energy consumption results in network partitioning and limit the network lifetime. To this end, we propose an on-demand and multipath routing algorithm that utilizes the behavior of real termites on hill building termed Termite-hill which support sink mobility. The main objective of our proposed algorithm is to efficiently relay all the traffic destined for the sink, and also balance the network energy. The performance of our proposed algorithm was tested on static, dynamic and mobile sink scenarios with varying speed, and compared with other state-of-the-art routing algorithms in WSN. The results of our extensive experiments on Routing Modeling Application Simulation Environment (RMASE) demonstrated that our proposed routing algorithm was able to balance the network traffic load, and prolong the network lifetime.     

高效节能的多移动基站数据收集算法

由于无线传感器网络（WSN）中的节点能量有限,能量问题是WSN的研究热点.首先传感器产生的数据具有时间和空间的相关性,所以让一部分传感器工作,其余休眠,可以提高网络寿命.其次移动基站以汽油为燃料,每次移动距离有限.基于以上两点考虑,提出了CMSLM（Constrained mobile of sink lifetime maximum）算法,移动基站在移动距离受限条件下,移动尽可能远的距离,减少移动移动基站的数量,此外,每个网关利用最大流构造平衡树,使得瓶颈的传感器能量消耗尽可能的均衡,从而使得网络寿命最大化.通过实验仿真显示,CMSLM比SRP-MS算法相同的周期内的死亡的节点数要少的很多.     

基于模糊逻辑的多跳WSNs分簇算法

针对无线传感器网络节点能量消耗不均衡和网络寿命过短的问题,提出一种基于模糊逻辑的多跳WSNs分簇算法(FLCMN).该算法综合考虑节点剩余能量、节点邻居个数、邻居节点的平均剩余能量.根据预先设定模糊规则库,利用模糊系统评估出当选簇头的满意度.额外考虑邻居节点平均剩余能量,改善了簇内热点问题,均衡了簇内能量的消耗;同时,为了改善簇间热点问题,提出一种基于斐波那契序列的多跳传输方式,延长了网络的生存时间.通过仿真验证,FLCAMN算法在网络生存时间和能量消耗方面的性能都优于LEACH、EAMMH和DFLC算法.     

无线传感器网络中覆盖盲区发现算法

传感器节点的随机部署不均匀或者能量耗尽,可能导致无线传感器网络(WSNs)出现覆盖盲区。针对WSNs中覆盖盲区的问题,提出一种基于几何图形的分布式覆盖盲区发现算法,从理论上证明算法的有效性。算法的基本思想是以传感器节点和它的2个邻居节点构成三角形,计算三角形的外接圆半径和外接圆圆心,根据几何图形学的相关理论判断节点附近是否存在覆盖盲区。仿真实验结果表明:算法不仅能有效地检测覆盖盲区和边界节点,而且对于降低节点能量消耗也有显著成效。     

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.