基于蚁群的无线传感器网络路由算法

针对无线传感器节点能量、通信能力及计算能力有限等特点,将蚁群算法应用于无线传感器网络,提出一种改进的蚁群路由算法,考虑了节点的能量、距离、通信半径和传输方向等参数.实验结果表明:该算法有效地减少了网络能量消耗、节点死亡数、路由跳数和数据传输的路径长度,延长了无线传感器网络的寿命,实现无线传感器网络在通信过程中快速、节能的路由。     

基于分簇算法能量优化的研究

分簇算法是有效解决无线传感器网络节点能耗受限与不同节点能量开销不平衡问题的主要方法之一.分簇算法中簇群成员节点和簇首的通信方式与簇群的拓扑结构决定整个簇群的能量消耗速度.通过建立簇半径与能量消耗关系模型,基于不同的约束条件和优化目标,优化簇半径取值使网络能耗达到最小化.方法仿真结果表明选取适当的分簇半径能够减少网络的能量消耗,均衡网络负载,延长网络的生存期,对无线传感器网络的能量优化设计有一定的参考价值.     

概率模型下的一种优化覆盖算法

覆盖率不仅是评价无线传感器网络体系性能的重要标准之一,也是无线传感器网络所研究的一项重点课题.为此,提出了一种概率模型下优化覆盖算法.该算法通过对概率覆盖模型的计算,给出了传感器节点覆盖的期望值和公差的求解过程以及对所关注目标节点进行首次覆盖后的期望值证明过程.在网络能量方面则通过节点状态调度策略对通信路径进行优化,证明节点能量衰减过程中,拟合函数极限存在的意义,实现了传感器节点能量的有效匹配,抑制了传感器节点能量的消耗,证明了优化后整个监测区域传感器节点覆盖函数之间的关系.仿真实验结果表明,该算法不仅提高了覆盖和网络服务质量,而且有效地抑制了网络能量开销,延长了网络生存周期.     

无线传感器网络通信半径动态调整的能耗均衡策略*

针对无线传感器网络中分簇算法采用多跳通信方式时,靠近汇聚节点的簇首节点由于转发大量数据而导致自身能量消耗过快且易失效,从而造成网络分割,形成"热区"问题,提出了一种无线传感器网络通信半径动态调整的能耗均衡策略.该算法将传感器网络合理分区,通过动态调整分区通信半径选择能耗均衡的簇结构.仿真实验表明该算法可以把能量均衡地分摊到网络的各个节点,并具有较高的能耗效率,延长了网络寿命,减缓了网络的"热区"问题,性能优于HEED算法.     

自适应半径调整的无线传感器网络覆盖算法

针对随机分布的无线传感器网络中节点分布不均匀造成的覆盖冗余,以及同时存在的覆盖空洞,提出了一种自适应半径调整无线传感器网络覆盖算法,通过阈值判断监测区域内传感器节点密度,根据监测区域内传感器节点疏密程度,利用节点半径步长系数对监测区域内节点半径进行自适应调整,建立无线传感器节点发射功率与节点发射半径的模型,计算无线传感器发射功率,通过实验和仿真,表明上述方法能够保证网络覆盖率的基础上减少无线传感器网络总功耗,提高网络寿命.     

无线传感器网络中一种延长寿命的覆盖算法

寻找有效的节能方案以提高网络寿命是无线传感器网络中的核心问题。传统的最大化网络寿命致力于对节点进行休眠或激活的调度,在DLM算法的基础上提出一种ASR-DLM算法。其基本思想是对传感器节点的感知半径进行调整,提高能量的利用率,同时ASR-DLM算法改进了DLM算法中一旦探测到覆盖空洞即终止的缺陷,即在探测到覆盖空洞时,对覆盖空洞进行填补,ASR-DLM算法不仅能够保证完全覆盖,还可以在异构网络中进行,大大延长了网络寿命,同时不需要地理位置信息,扩展性很好。     

半径可调的无线传感器网络三维覆盖算法

针对三维无线传感器网络区域中节点覆盖的问题,提出一种半径可调的无线传感器网络三维覆盖算法（3D-CAAR）。该算法利用虚拟力作用实现无线传感器网络的节点均匀部署,同时结合传感器节点的半径可调覆盖机制,判断节点与被覆盖区域中目标点之间的距离。引入能耗阈值,使得节点根据自身情况调节节点感知半径,从而降低无线传感器网络的整体能耗,提高了节点利用率。最后,通过与传统基于人工势场的三维部署算法（APFA3D）、基于与未知目标精确覆盖的三维算法（ECA3D）仿真实验对比,3D-CAAR的事件集覆盖效能明显较高,能有效解决三维无线传感器网络中对目标节点的覆盖问题。     

无线传感器网络密钥分配方案改进与仿真研究

研究无线传感器网络安全中的密钥分配问题.由于传感器网络规模大、节点能源非常受限等特点,传统网络中使用的密钥分配策略并不适用于无线传感器网络.为了提高网络的安全性能,在预共享密钥和随机密钥分发方案的基础上,提出一种改进的随机密分配方案.首先通过传感节点的能量大小建立源传感节点到目的传感节点的多条传感节点不相交路径,然后根据传感节点的最小最大能量原理选择一条合适的传感节点不相交路径作为源传感节点和目的传感节点协商路径密钥的通道.仿真结果表明,改进后的方案保留了原方案的网络高安全性等优点,而且进一步节省了节点通信能量,延长了网络的生存周期,更加适用于能量非常受限的无线传感器网络.     

无线传感器网络中一种层次分簇算法及协作性分析

无线传感器网络是传感技术、计算技术和通信技术的融合.由于传感器节点的能量限制,能量有效性是设计无线传感器网络所关注的一个主要内容,并且已成为一个最大的挑战.提出了一种网络拓扑算法--一种动态、能量有效的层次分簇算法(DEEH).与其他算法不同,该算法无须知道传感器节点的任何本地信息.该算法可应用于更实际的大规模无线传感器网络,如节点具有不同的能量等级、不同的传输半径.将DEEH算法与经典的分簇算法LEACH相比较,仿真结果表明:当网络节点密度很大时,DEEH优于LEACH.同时,还考虑了网络中存在自私节点的情况,并分析了自私节点对网络分簇所带来的影响.在DEEH算法中引入机制设计理论,以克服网络中自私节点的影响.实验结果表明:采用机制设计理论,自私节点的占优策略真实地报告它们的能量.这一策略延长了网络的寿命,保证了拓扑结构的稳定性.     

概率模型下线性规划优化覆盖方案

覆盖率不仅是评价无线传感器网络体系性能重要标准之一,也是无线传感器网络所研究的一项重点课题.为此,提出了一种复杂动态参数模型下优化覆盖算法,该算法通过对动态参数覆盖模型的计算,给出了传感器节点覆盖的期望值和公差的求解过程以及对所关注目标节点进行首次覆盖后的期望值证明过程.在网络能量方面,则通过节点状态调度策略对通信路径进行优化,证明节点能量衰减过程中,似然拟合函数极限存在的意义,实现了传感器节点能量的有效匹配,抑制了传感器节点能量的消耗,证明了优化后整个监测区域传感器节点覆盖函数之间关系.仿真实验表明,本算法不仅提高了覆盖和网络服务质量,而且有效地抑制了网络能量开销,延长网络生存周期.     

综合覆盖调度的无线传感器网络跨层路由研究

无线传感器网络由大量微小的传感器节点构成,各节点协作完成环境现象的分布式感知。覆盖控制作为无线传感器网络中的一个基本问题,反映了网络所能提供的"感知"服务质量。基于现有的集中式计算覆盖集合算法MLMC,通过改变计算覆盖集合条件,结合能量不均衡消耗的I-RDDD协议,观察了网络生存期的变化。仿真结果和分析表明,基于能量考虑和单组覆盖集合轮询的工作方式能获得更长的网络生存期。     

无线传感器网络中能耗均衡的覆盖控制算法

覆盖控制作为无线传感器网络的一个基本问题,对网络的生存时间、部署策略、通信协议和组网等问题的解决具有重要影响。在传感器节点随机冗余部署方式下,传统的方式 是在保证覆盖要求和通信连通的前提下仅将最少量的节点投入活跃工作状态,从而降低网络能耗。但是,若频繁地激活同一批节点,会造成这些节点由于能耗过快而较早失效效,使整个网络的冗余程度降低。然而,冗余度是传感器网络在单个节点性能有限的情况下提高整个网络的可靠性、容错性、精确性等的基础。为此,本文提出了一个能耗均衡ECB的覆盖问题,指出它是NP完全的,并给出了一个集中式近似算法。该算法根据节点的剩余能量赋于每个节点非负权,再基于Voronoi划分和贪心边方法,在保证覆盖要求的同时选择权和最小的节点激活。仿真实验结果表明,ECB算法求得的活跃节点集小,可以达到有效覆盖,并且可以保持网络的冗余度。     

气味标记法优化免疫算法的覆盖策略

覆盖问题一直是无线多媒体传感器网络研究的重点领域。为了能够达到对目标区域有效覆盖的同时,减少网络能耗,延长网络寿命的目的,提出了一种气味标记法优化的免疫算法SMOIA（Scent Marking Optimization Immune Algorithm）。该方法利用改进的气味标记算法,在被覆盖区域设置必要的气味标记点,在这些点设置传感器节点能够有效提高对目标区域的覆盖率,减少冗余节点数量;使用免疫算法来避免一般算法容易陷入局部最优的问题。仿真实验表明,该算法能够有效提高网络覆盖率,减少网络中传感器节点数量,延长了网络寿命,并且收敛迅速。     

RGA-D：一种无线传感器网络覆盖优化方法

研究了无线传感器网络覆盖优化问题,针对传感器节点随机部署、分布不均,传统覆盖优化算法一般只考虑网络部署后单次优化的问题,提出基于节点冗余和覆盖集冗余的计算方法,用网络的局部特征表征全局特征,改进了网络覆盖模型。并在此基础上提出RGA-D算法,利用遗传算法计算覆盖集,同时考虑节点和覆盖集冗余度,对网络整个生存期进行全局优化。仿真实验表明,RGA-D算法能在活跃节点数和网络覆盖率之间达到平衡,解决了网络生存期后期容易出现覆盖盲区的问题。     

无线传感器网络概率覆盖控制研究*

在无线传感器网络中进行覆盖控制能有效缓解无线传感器网络中节点能量受限的问题,通常采用的是基于二元感知模型的几何方法计算休眠冗余节点,其算法在实际应用中受到局限,不够精确。针对此问题,将提高能量利用效率作为重要指标,采用概率感知模型,提出一种新的覆盖控制算法(PSMC)。仿真结果表明,PSMC算法在较好地保持网络覆盖度的同时,可关闭大量冗余节点,有效地延长了网络寿命。     

一种基于顺序博弈的UWSNs覆盖控制算法

近年来,人们对海洋资源愈加重视,水下无线传感器网络在海洋数据监测、海洋军事、辅助导航等方面的应用引起了广泛关注。一个良好的水下无线传感器网络覆盖控制,首先能够降低覆盖冗余,优化网络空间资源的配置;其次可以减少节点的能耗、降低网络的成本并延长节点的生命周期,使水下无线传感器网络可以更好地完成目标水域环境感知任务。提出了一种基于顺序博弈的水下无线传感器网络覆盖控制方法,用于优化水下无线传感器网络的覆盖控制,期望能够降低节点的能耗,均衡节点之间的能量,最终实现延长网络的生命周期的目标。仿真实验表明,该算法能够提高网络覆盖率和延长网络生命周期。     

无线传感网络交叉覆盖节点路由删除仿真研究

针对无线传感网络中节点的覆盖范围较小,删除无用路由所用时间较长,导致网络覆盖率低和路由删除效率低的问题,提出无线传感网络交叉覆盖节点路由删除方法。建立节点覆盖模型,在节点覆盖模型的基础上将无线传感网络的覆盖率和连通性当做综合评价函数,构建无线传感网络交叉覆盖节点优化布局的数学模型,并采用罚函数结合无约束优化模型代替传统约束优化模型。运用自适应遗传算法求解无约束优化模型,实现无线传感网络中交叉覆盖节点的优化布局,进而删除无线传感网络中存在的无用路由。分析实验结果得出,所提方法的网络覆盖率高、路由删除效率高,说明所提方法实际应用性强。     

一种带有能量自补给节点的异构传感器网络分簇路由算法

针对现有无线传感器网络分簇路由算法的网络生命周期短、能量消耗不均衡等问题,结合节点的能量采集技术,提出了一种带有能量自补给节点的异构传感器网络分簇路由算法。考虑到实际环境中节点能量补给不稳定,根据节点的剩余能量和当前能量自补给状态,设计了能量均衡的簇头选举机制和簇间多跳机制。仿真结果表明,在延长网络生命周期和均衡全网能量消耗方面,该算法优于采用相同能量补给规律的传统分簇路由算法(LEACH算法和SEP算法)和其他基于能量自补给的分簇路由算法(PHC算法和EBCS算法)。     

基于博弈论的无线传感器网络非均匀分簇路由算法*

为了有效解决无线传感器网络路由节能问题,引入了博弈理论思想,提出了一种基于博弈论的无线传感器网络非均匀分簇节能路由算法UCEER。仿真实验结果表明,该算法解决了节点能耗分布不均的难题,体现出了其自适应调整簇首、调节节点负荷、延长网络平均寿命的能力,保证了路径的可靠度。     

一种能量异构自适应的无线传感网络覆盖控制协议

网络感知覆盖和能量消耗是无线传感器网络的两个核心问题,两者密切相关.网络覆盖决定了无线传感器网络对物理世界的监测能力,反映了网络所能提供的"感知"服务质量,能量消耗则决定了无线传感器网络的生存时间.提出了一种节点能量异构自适应的无线传感网络覆盖控制协议HEAP(a Heterogeneous Energy Adaptive controlcoverage Protocol),HEAP采用基于节点分层成簇的思想,根据节点邻居平均能量与自身剩余能量等参数竞选活动节点.理论分析与模拟实验表明,HEAP协议不但能够提供高质量的网络覆盖率,而且可以有效地适应于节点能量异构的网络应用场景,并且减少活动节点选取过程中的控制消息开销.