联合无线充电与数据收集的移动充电装置多目标路径规划算法

针对无线传感器网络节点资源有限导致数据收集不完整和时效性差的问题，建立了联合无线充电和数据收集的移动充电装置（MCD）多目标路径规划模型，提出了一种基于贪心策略的联合无线充电和数据收集的MCD路径规划算法(PPGS)。首先，对监测区域采用基于正六边形的无缝划分策略，有效减少了MCD的访问单元数；然后，利用马尔可夫模型预测节点能量和数据采集量等参数，在此基础上预估了MCD锚点最小停留时间和最长等待时间。与现有时延受限移动式能量补充算法(DCMEC)和基于网格的移动装置调度算法(GBA+MDSA)相比，所提算法具有复杂度较低，且无需事先知道节点和锚点实际位置信息的优势。仿真结果表明：PPGS能以较少的MCD保证无线传感器网络数据收集的完整性和时效性。     

无线传感器网络节点能量补给算法设计*

针对无线传感器网络节点能量补给困难这一问题,设计了基于太阳能充电技术的无线传感器网络节点能量补给的最小移动距离算法和最近两节点中心移动算法。仿真实验证明,在同等条件下,两种算法都可以实现无线网络的能量补给,从而延长网络的生命周期,其中最近两节点中心移动算法比最小移动距离算法的平均移动距离小,稳定性强,是一种较好的能量补给算法。     

WSN中基于最小延时的数据汇集树构建与传输调度算法

针对现有的无线传感器网络数据汇集算法延时较大的不足,对最小延时数据汇集树和传输调度问题进行了研究。提出一种基于度约束的汇集树构建算法(DCAT)。该算法按照BFS方式遍历图,当遍历到每个节点时,通过确定哪些节点与汇点更近来确定潜在母节点集合。然后,选择图中度数最小的潜在母节点作为当前被遍历节点的母节点。此外,为了在给定的汇集树上进行高效的数据汇集,还提出两种新的基于贪婪的TDMA传输调度算法:WIRES-G和DCAT-Greedy。利用随机生成的不同规模的传感器网络,参照当前最新算法,对所提方法的性能进行了全面评估。结果表明,与当前最优算法相比,将所提调度算法与所提汇集树构建算法结合起来,可显著降低数据汇集的延时。     

基于相遇位置预测的移动传感器网络能量补充方法研究

能量问题一直是无线传感器网络研究的热点。传感器有限的电池电量会造成能量供应不足,甚至会导致网络瘫痪。同时传感器的移动性也给实现移动传感器网络的高效能量补充带来了新的挑战。为了保证移动传感器网络持续高效运行,本文提出了一种基于相遇位置预测的移动传感器网络能量补充方法。首先根据移动传感器的剩余能量和移动信息,计算移动充电装置与每一个提出充电请求传感器的最短相遇时间及相遇位置。其次在保证缺电传感器都能够获得公平的充电响应的基础上,移动充电装置优先选择与其相遇时间最短的缺电传感器进行能量补充。仿真实验结果表明本文提出的移动传感器网络能量补充方法能更有效地缩短充电延迟,提高充电效率。     

D2D异构网络资源分配算法

为解决基于能量收集的D2D(设备到设备)异构网络的资源分配问题,提升D2D链路的平均能量效率,提出一种高效的资源分配方法。基于系统模型分析,提出非凸的混合整数非线性约束优化问题;将非凸优化问题等效转化为凸优化问题,运用Karush-Kuhn-Tucker条件进行最优求解;提出一种结合能量收集时隙分配、资源块和功率分配的迭代算法,通过仿真分析验证所提方法的有效性。实验结果表明,所提方法能够在保证能量收集约束和蜂窝用户设备服务质量的情况下,最大限度地提高所有D2D链路的平均能量效率,与其它几种方法相比,所提方法在不同的网络参数设置下均能实现更高的能量效率。     

无线传感器网络中带有移动汇点的能量高效的数据收集协议

已知数据收集协议中利用分簇技术可以提高无线传感器网络的可扩展性和鲁棒性。引入移动汇点(MS)漫游网络可以平衡网络节点间的能量消耗,提高网络通信效率。提出一种基于移动汇点的无线传感器网络数据收集协议,利用分簇技术生成通信半径相等的簇,由剩余能量相对充足的节点构成簇首。采用一种能量高效的分布式算法对由簇首构成的骨干网构建最小生成树,在此基础上借助解决旅行售货商问题(TSP)的思路,构建一条路径尽可能短的MS移动轨迹。模拟实验结果表明,该数据收集协议比同类模式产生了更短的移动轨迹,显著地延长了网络的存活时间。     

基于维诺图和二分图的水面移动基站路径规划方法

水面传感器网络（Surface sensor networks,SSNs）具有节点稀疏布置的特点（节点间距离通常大于节点通信半径）,因此难以通过节点间的多跳路由汇聚数据,目前主要采用移动基站（Mobile sink,MS）收集网络中的数据,其中移动基站的路径规划是一个关键问题.该文提出一种基于维诺图和二分图的水面移动基站路径规划方法,首先利用维诺图理论生成数据收集“候选点”;然后以二分图描述候选点对网络中传感器节点的支配关系,并基于支配集理论求解出“最小有效支配集”,即可以收集网络中所有节点数据的最小的候选点集合;最后针对最小有效支配集形成最优路径.大量实验结果表明该方法可以有效地规划出水面传感器网络中移动基站的路径,不仅可以完成全网数据收集任务,而且具有路径长度短、能量效率高和节点能耗均衡的优点.     

无线传感网移动数据采集效果提升方法

【目的】为了进一步提高无线传感网移动数据采集效果,提出了基于最小生成树的无线传感网移动数据采集效果提升方法。【方法】利用无线传感网络计算信息熵权重信息、节点势值构成等势线,采用LEACH法对节点数据聚类划分,得到的聚类结果结合克鲁斯卡尔( Kruskal)算法构成最小生成树,并依据最小生成树分配数据收集时隙,至此完成了无线传感网移动数据采集效果提升。【结果】仿真结果表明,所提方法的数据采集误差小、数据采集能耗量均在0.06~0.07的最佳区间内、数据采集的延时率低于20％。【结论】由此证明了所提方法提高了移动数据采集效果和利用率,满足了人们对移动数据采集的需求。     

无线传感器网络中高效移动汇点规划算法

在带有移动汇点(MS)的无线传感器网络(WSN)数据收集应用中,采用基于代理的数据收集模式可以有效缩短MS慢速引起的数据收集延迟问题.以提高WSN数据收集的能量效率和缩短数据收集延时为目标,给出了一种MS轨道规划算法MS-TPA. MS-TPA主要包括RN竞选和MS移动规划两个阶段.剩余能量优先的RN竞选机制能够平衡网络节点的能量消耗,MS移动规划算法能够缩短数据收集的延迟问题.仿真实验验证了所提出算法的有效性.     

基于分簇算法的传感器网络大数据传输优化方法

为解决由于传感器网络中节点距离长、部署复杂程度高,导致数据传输不稳定、耗能大的问题,提出了基于分簇算法的传感器网络大数据传输优化方法。结合传感器参数和覆盖范围计算出动态簇头和簇成员间距离,总结出最优动态簇头数量,提高能量利用率。通过最小路径法判定初始节点,计算直接传输及间接传输方式的节点能耗,根据二者对比结果选择耗能最小的传输路径,实现数据的传输优化。仿真分析结果表明,所提方法平均需要26次即可完成80个传感节点数据信息的传输工作,在传输轮数为160时传输节点数量为750,传感器耗能为260kwh。所提方法耗能更低、传输效率更快,在多个方面优化了大数据传输性能。     

面向动态传感器网络的数据汇集算法

传感器网络中移动终端广泛存在,针对无线传感器网络移动Sink场景,提出一种移动Sink代理机制和网络质量评估策略.根据网络质量决定Sink的移动路径,并在此基础上,从能量均衡的角度提出一种基于角度的数据汇集算法ADC-MS(Angle-based Data Collection algorithm for Mobile...     

基于移动机器人的无线传感器网络数据收集方法

稀疏无线传感器网络中各传感器节点距离较远,而传统的静态数据收集方法要求各传感器节点直接通信,导致网络延迟时间长,能耗高。针对该问题,提出一种基于移动机器人的无线传感器数据收集方法。该方法首先由静态节点选择与路径最短的移动机器人作为簇头,移动机器人比较一定周期内检测到的邻居节点的平均剩余能量与整个网络传感器节点平均剩余能量,根据比较结果决定其是否移动,若移动则采用范围可控的随机移动策略;当移动机器人移动到新位置时,传感器节点更新路由,选择新的移动机器人作为簇头。仿真结果表明,与传统的静态无线传感器网络数据收集方法相比,基于移动机器人的无线传感器网络数据收集方法大大降低了数据传输延迟和节点能量消耗。     

基于轨迹受限的移动Sink低能耗数据收集协议

无线传感器网络数据收集的能耗问题一直以来都是研究的热点。本文主要研究基于移动Sink轨迹受限的数据收集协议。首先针对轨迹受限的无线传感网络提出一种通用的系统模 型,将该问题形式化为最大化降低全网总路径长度轨迹设计问题 (Maximizing total length reduction for constrained trajectory, MTRC),并证明了MTRC为NP-Hard问题;然后设计一种轨迹约束低能耗贪心算法 (Trajectory constrain of low energy consumption, TCLEC),通过 TSP近似算法设计最大化降低有效长度的Sink移动轨迹。理论分析和仿真实验结果表明,TCLEC在网络拓扑数据收集树的初始化以及优化方面是高效的,并且相对于同类基于移动Sink的无线传感网络分层数据收集方法,其能耗降低了7%左右。     

传感器网络中节点个数约束查询处理算法

对传感器网络中一类新查询--节点个数约束查询,提出能量有效的查询处理算法.算法主要由查询下发和结果回收两部分构成.查询下发算法首先根据节点个数约束查询的特点提出相关节点选择以及基于Steiner树的查询下发算法.然后对该下发算法以及一种基于洪泛的能量有效查询下发算法的能量消耗进行分析,并对比两种算法的能量消耗从中选择适当的下发算法.结果回收算法提出直接和间接两种结果回收方式,并给出两种方式在进行结果回收时能够节省能量的条件.仿真实验表明,提出的能量有效节点个数约束查询处理算法能够在满足用户查询精度的同时,使其能量消耗低于其他查询处理算法.     

Sink轨迹固定传感器网络的高效数据采集机制

在sink移动轨迹固定的传感器网络中,由于sink点有限的通信时间和节点的随机分布,使得很难兼顾数据采集量的提高和整体能耗的降低.为了解决该问题,提出了一种最大数据量最短路径(maximum amount shortest path,简称MASP)数据采集方法.MASP对网络中成员节点与sub-sink节点之间的匹配关系进行集中式优化.采用0-1线性规划方法对MASP问题进行形式化描述,提出了一种基于二维染色体编码的遗传算法进行求解,并给出了相应的数据通信协议设计.另外,MASP可以扩展支持低密度网络和多sink点网络.基于OMNET++的仿真结果表明,MASP在能耗利用率方面要远远优于最短路径树方法(shortest path tree,简称SPT)及固定sink数据采集方法.     

基于uSD卡的移动情境数据采集和汇报系统的设计与实现*

提出了一种基于uSD卡的移动情境数据采集和汇报系统。移动设备利用uSD卡与外部传感器节点通信,并将来自于内部和外部的情境数据汇报给远程数据库。提出了一种集中式的情境数据采集汇报调度算法,通过移动设备之间的协作来去除不同移动设备所汇报情境数据间的冗余,并提高情境数据采集的精度。定义了基于XML的传感器数据包描述语言,以克服外部传感器数据包的异构性。设计并实现了连接管理模块,支持在多种通信方式之间的透明动态切换。基于提出的情境数据收集和共享系统设计并实现了混合现实的PacMan游戏,游戏的试运行结果表明,本系统具有较好的实时性和可用性。     

无线传感器网络中一种能量有效的数据存储方法

如何有效地对传感器在过去历史时间段内采集的大量感知数据进行存储,以备将来的信息查询和数据分析已经成为无线传感器网络应用面临的一个难题.介绍了一种基于树型路由的分布式数据存储方法,通过采用动态规划方法选择存储节点,使存储节点能量均衡和所有节点能耗之和最小,从而达到整个无线传感器网络能量有效.仿真实验结果表明,这种数据存储方法能够获得较好的能量均衡和总能耗较小,从而有效地延长整个无线传感器网络的生命周期.     

WSN数据收集中移动sink的路径规划和蔟头节点选取问题的综合研究

针对较大规模的无线传感器网络通过多跳传输进行数据收集而引起的能量空洞问题,本文提出了一种基于移动sink的簇头节点数据收集算法（MSRDG）,该算法基于图论原理,在满足时延性的条件下,综合考虑了普通节点到簇头节点路由和移动sink遍历路经选取的问题,构建了一条通过的簇头节点尽可能多的移动轨迹。通过NS-2仿真软件对算法的性能进行评估,结果显示出该算法能减少数据的多跳传输,降低无线传感器网络节点的能量消耗,延长网络寿命。     

带速度控制的能量高效的数据收集算法

无线传感网络中, 在保证节点能耗较低, 从而延长网络寿命的基础上, 减小数据收集时延是数据收集的核心问题。为此, 提出了一种带速度控制的能量高效的移动数据收集方法。该方法首先基于节点剩余能量进行动态分簇, 每个簇形成两个簇头来分担簇头能耗; 然后给小车装载双天线, 使得节点能够MIMO数据上传; 最后利用TSP问题找到一条最优路径, 并对移动小车的速度进行控制, 以便小车能够更快地收集数据。仿真实验结果表明, 该方法能够均衡网络流量, 延长网络寿命; 与其他算法相比, 数据收集时延较短。