ELIQoS:一种高效节能、与位置无关的传感器网络服务质量协议

如何保证在覆盖足够的监测区域的同时延长网络的寿命是无线传感器网络所面临的最重要问题之一,广泛采用的策略是选出工作节点以满足应用期望的服务质量(即覆盖率),同时关闭其他冗余节点·分析了随机部署网络在已知监测区域大小和节点感知范围情况下,无需节点位置信息,应用期望的服务质量与所需的工作节点数量之间的数学关系·在此基础上提出了一种高效节能、与位置无关的传感器网络服务质量协议(ELIQoS),协议根据节点能量大小,选取最少的工作节点满足应用期望的服务质量·实验结果表明,ELIQoS协议不仅可以有效地提供满足应用期望的服务质量,而且可以减少能量消耗,实现能耗负载均衡·     

基于能耗均衡的WSN连通覆盖集构建算法

为提高无线传感器网络的能量利用率,提出一种基于能耗均衡的连通覆盖集构建算法EBACCS。该算法以概率覆盖模型为基础,采用Voronoi图划分目标区域,获得网络冗余节点,根据能量权值函数,从冗余节点中选出必要的连接节点建立一个优化的连通覆盖集。理论分析和仿真实验结果表明,EBACCS能够保证网络的连通性与覆盖性,均衡节点能耗,延长网络寿命。     

基于免疫克隆选择机制的WSN节点调度算法

由于无线传感器网络节点分布不均匀,监测环境复杂等特点,远离Sink的节点由于能耗较大,并且容易导致网络覆盖面积不足.提出一种启发式的利用人工免疫克隆选择机制的节点调度优化算法(AICSO),将网络生命期划分为具体数量的迭代周期并生成中心节点的覆盖位图,利用节点间冗余进行有效地拓扑控制合理调度节点,以获得网络的最优连通性和最大面积的覆盖.仿真结果表明,上述算法能够有效利用网络节点的能量满足感知覆盖和连通性要求,延长了网络生命周期,降低了网络整体能耗,为网络优化节点调试提供了依据.     

一种面向目标的有向传感器网络连通覆盖算法

针对传统的有向传感器网络目标覆盖算法只考虑网络覆盖率而不能保证网络连通性的问题,利用目标点部署圆内覆盖最多邻居目标点的候选节点集合和整数线性规划(ILP)模型设计了一种面向目标的连通覆盖算法(CTA)。该算法通过建立目标部署圆内覆盖最多邻居目标点的候选节点集合对随机部署的节点进行初步调度,在此基础上,通过ILP模型找出实现目标检测,并保证整个网络连通性的最少节点数和最佳位置的节点集合。仿真实验表明:CTA在保证目标覆盖率的前提下,不仅极大地降低了网络部署成本,而且保证了网络连通性。     

一种水下无线传感器网络的连通性覆盖算法

研究了水下无线传感器网络随机布放条件下的连通性覆盖问题.针对节点通信半径小于2倍的感知半径时,不能达到连通性要求的问题,给出一种连通性最差情况下(通信半径等于感知半径),连通性覆盖算法唤醒机制.唤醒机制中,充分考虑能量以及节点之间的距离信息来选择进入工作状态的最佳节点,使得网络在满足覆盖性要求的基础上,保证了节点之间的连通性要求.最后通过仿真分析,验证方法有效性.     

基于事件概率的无线传感器网络K覆盖算法

无线传感器网络在对目标区域进行K覆盖过程中易产生大量冗余节点,消耗网络中大量节点能量,并受外界环境因素制约。为此,提出一种基于事件概率的K覆盖算法。根据对监测目标区域节点关注程度的大小赋予不同概率值,通过节点之间信息交换和关联属性确定最小节点集和最大目标集,从而完成对目标区域节点K覆盖,优化网络资源,减少节点能量的消耗。仿真实验表明,该算法能够以较小的代价完成对目标区域节点K覆盖,延长网络生存周期,具有较好的实效性和稳定性。     

无线传感器网络中一种基于分簇的节点调度算法

本文研究m覆盖与连通的无线传感器网络中的节点调度问题,提出了一种两跳簇的概念,并在此基础上提出了一种新的节点调度算法.该算法可在不知道节点位置信息的情况下,将无线传感器网络中的所有节点较为均匀地指派到k(km)个不同的分组{0,1,...,k1}之中,且可同时保证每个分组中的节点具有全局连通性与较高的网络覆盖率.理论分析与实验结果表明,该算法具有比传统随机调度方法更好的节点调度性能,可更加有效地延长无线传感器网络的生命周期.     

WSN中基于事件驱动的簇型时间同步协议

针对事件驱动的无线传感器网络,提出一种K覆盖的簇型时间同步算法(K-CTSA).当节点检测到事件发生时,广播事件信息,邻居节点收到广播信息后,从休眠转为激活状态.为了保证监测事件的准确性,必须保证在监测区域的K覆盖.结合模糊逻辑在事件发生区域选举K个节点协同完成任务,并选举一个簇首节点.为了保证监测任务的可靠性,处于激活的节点必须保证时间的同步,簇首与成员节点之间采用最小线性二乘法估算时钟偏移与漂移.实验仿真表明,K-CTSA在保证同步精度的前提下,网络节点生存时间与稳定期都明显优于TPSN协议.     

一种多目标的覆盖优化策略在WSNs中的应用

针对目前无线传感器网络（WSNs）能量均衡覆盖策略大都基于节点静态感知能耗的不足,提出一种基于节点的动态能耗和网络覆盖率的多目标覆盖优化策略.该优化覆盖策略将动态路由协议引入到覆盖控制优化中,计算覆盖区域在不同节点分布下的动态通信能耗和网络的剩余能量,再结合区域覆盖率构成对覆盖和能量综合指数评价的优化函数.最后利用改进差分进化算法和差分进化算法对优化函数进行仿真,并利用覆盖结果验证策略的有效性.仿真结果表明：提出的覆盖优化策略既能使网络达到较高覆盖率,同时又能保证网络的能耗动态均衡,并将改进差分进化算法与常规差分进化算法比较,结果表明：前者克服了早熟现象,覆盖和能量的综合优化函数值更高,达到了6.184.     

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.     

一种连通性覆盖的无线传感器网络节点调度算法

研究传感器节点随机部署于监测区域内,无节点地理位置信息情况下,如何能量有效地保证网络的通信连通与感知覆盖;节点采用基于概率的联合感知模型。提出CDS-based SSCA算法,其为一种基于连通支配集构造树的节点调度机制,每个节点根据剩余能量和与父节点的距离来设置等待时间及成为候选节点优先级。模拟实验结果显示,本算法能够能量有效地满足感知覆盖和连通覆盖要求;与ASW算法相比较,工作节点个数较少,网络生命周期明显延长,降低了网络整体耗能。     

一种基于虚拟菱形网格的传感器节点布置算法

传感器的布置方式有两种,即确定性的和自组织的。通过分析两种布置方式,提出了一个基于虚拟菱形网格的传感器节点布置算法。该算法把两种布置方式综合在一个统一的平台内,能够形成一个最小连通支配集;保证传感器区域内无“盲区”;对不同的应用,可设置不同的感知或连通覆盖度。该算法在性能和效率上优于基于虚拟力的移动传感器布置算法,其灵活性使网络具有更广泛的适应性。     

Connectivity and coverage maintenance in wireless sensor networks

One of the main design challenges for wireless sensor networks (WSNs) is to obtain long system lifetime without sacrificing system original performance such as communication connectivity and sensing coverage. A large number of sensor nodes are deployed in redundant fashion in dense sensor networks, which lead to higher energy consumption. We propose a distributed framework for energy efficient connectivity and coverage maintenance in WSNs. In our framework, each sensor makes self-scheduling to separately control the states of RF and sensing unit based on dynamic coordinated reconstruction mechanism. A novel energy-balanced distributed connected dominating set algorithm is presented to make connectivity maintenance; and also a distributed node sensing scheduling is brought forward to maintain the network coverage according to the surveillance requirements. We implemented our framework by C++ programming, and the simulation results show that our framework outperforms several related work by considerably improving the energy performance of sensor networks to effectively extend network lifetime.     

无线传感器网络的节点智能部署方法研究

为满足应用系统对无线传感器网络性能,如覆盖连通质量等方面提出的特定需求,研究了概率感知和通信模型下,保障连通覆盖性能的节点部署问题,提出了基于带精英策略的非支配排序遗传算法的节点智能部署方法。仿真结果显示,在满足应用需求的前提下,提出的部署方法与随机部署和网格部署相比,其需要部署的节点数目明显较少;并且,该方法能得到一组反映目标间制约关系的非支配解,可供用户直观地在多个目标之间进行权衡,并折衷选择部署方案。     

传感器网络中一种基于网格的密度控制算法*

在保证完全覆盖和网络连通的前提下,设计了一种基于网格的密度控制算法GDCA。仿真实验表明,与其他连通覆盖集求解算法相比,GDCA算法能够获得更小的连通覆盖集;且这种算法属于分布式算法,具有良好的扩展性,节点的传感区域可为任意凸形区域,更符合实际情况。     

无线传感器网络极小连通支配集算法的改进

无线传感器网络中,基于极小连通支配集的虚拟骨干网的构建使得路由搜索空间集中在支配节点之间,能够有效节省网络资源,减少冗余转发节点。首先提出连通支配集的数学模型。基于WL算法,提出改进的极小连通支配集分布式算法。仿真结果表明,改进算法求得的连通支配集较小,可为无线传感器网络中的路由协议提供通讯基础。     

无线Ad Hoc网络中异构链表支配集算法

首先给出无线Ad Hoc网络的异构圆盘图模型HDG,并分析HDG模型的不同形态;然后设计出一种新的节点双向链表结构,在此基础上,提出一种基于链表结构的异构连通支配集算法C-LDS。该算法通过双向链表结构管理支配集,并通过节点引用的方式来提高支配集节点增加、删除及修改的时间效率,从而得到优化的连通支配集。将C-LDS算法与其他支配集算法进行对比测试,结果表明:在均匀分布以及随机分布的网络场景中,C-LDS所生成的支配集尺寸是最小的;在随机移动的网络场景中,C-LDS的分组投递率是最高的,展现出了较好的异构连通性并且提高了支配集节点的生成效率。     

有向传感器网络中基于概率感知模型的最小连通k覆盖集算法

无线传感器网络的基本问题之一是,网络节点如何利用有限的能量对人们所关注的物理世界进行满意的监测,这可抽象为最小连通k覆盖集问题。传统的最小连通k覆盖集问题是基于确定型全向感知模型的,该模型过于理想化,不能适用于复杂的应用环境,也不能应用于有向传感器网络中。针对上述局限,本文提出了有向传感器网络中基于概率感感知模型的最小连通k覆盖集问题（MCKS）,并指出这是NP难问题;设计了基于0-1整数规划和最小生成树的集中式近 BDA）,分别证明两种算法最终得到的是MCKS问题的可行解,并分析了算法的时间复杂度、性能比和通信复杂度。通过仿真实验并与ILP算法和BGA算法进行比较的结果表明： 在基于概率感知模型的条件下,IPA和CBDA能够有效实现有向传感器网络中的连通k覆盖,并且激活节点数目较少,网络寿命延长。     

传感器网络中数据驱动的睡眠调度机制

在能量受限的传感器网络中,尽量延长网络寿命同时保证服务质量(如感知覆盖和数据完整)是关键的研究问题.节点睡眠调度能有效延长网络寿命.研究数据驱动的睡眠调度机制,利用感知数据的时空相关性识别冗余节点.核心思想是用非参数回归方法为节点建立预测模型,求解最大支配数的节点支配集,调度多个支配集轮流工作.睡眠节点的数据可以由支配集节点恢复.分别给出集中式、半分布式和分布式3个睡眠调度方法.据知,这是第1个将统计回归模型用于睡眠调度并扩展到大规模网络的研究.实验结果表明,该方法能够有效地减少活跃节点个数,节省能耗从而延长网络寿命,同时在用户指定误差范围内保证数据的完整性.     

无线传感器网络中基于Voronoi图的覆盖和连通综合配置协议

着重研究无线传感器网络随机部署下的覆盖和连通问题的解决方案,尤其是当无线传感器节点的通信半径Rc与感应半径Rs之比小于2时的解决方案.本文提出了无线传感器网络中一个基于Voronoi图的覆盖和连通的综合配置协议(VIP).该协议采用了一种分布式节点冗余判断算法以判断无线传感器网络中节点的冗余性,并让节点据此来对自身进行相应的职能调度.该协议能够在Rc/Rs为任意值时保证网络的覆盖和连通性能.本文还将该协议进行了推广,使得该协议能够满足覆盖度和连通度动态变化的要求,保证网络的k-度覆盖和k-度连通.