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·     

一种新型覆盖连通率计算方法

针对在能量受限的无线传感器网络中传感器节点在部署时必须满足一定覆盖率和连通率的问题,提出一个基于正方形区域的新型覆盖率、连通率计算方法,该方法能够描述网络覆盖率、连通率、部署节点的数量、节点感应(通信半径)和网络区域大小之间的关系,计算出在满足一定覆盖率、连通率所需要部署的节点的数量。模拟实验结果表明该理论值和模拟结果之间的误差较小。     

基于节点抛撒轨迹的点覆盖轮换调度算法

分析传感器节点的随机部署方式,提出一种基于节点抛撒轨迹的点覆盖轮换调度算法（NCRS）。根据预置的监测目标点位置和节点抛撒轨迹,节点协商各自的工作角色（监测或中继）。各监测节点建立由未被使用的中继节点构成的路由,实现对监测目标点的多重覆盖。仿真计算结果表明,NCRS能有效提高监测目标点的覆盖度,增加工作传感器的总比例,延长传感器网络的寿命。     

随机分布下有向传感器网络强部署策略

针对网络部署要求,指出当前存在的有向传感器网络部署方案存在覆盖过高估计问题,提出有向传感器网络强部署方案,并在此基础上进行理论分析,计算出达到部署质量所需要的节点个数.仿真结果表明,在随机部署条件下,实验所得到的实际部署质量与所要求的部署质量单重覆盖的最大误差为0.0087.这说明采用强部署方案分析推导出的部署节点个数与部署质量之间的关系与实验结果相吻合.该结果可以广泛应用于有向传感器网络规划、节点调度等领域中.     

无线传感器网络中应用鲁洛三角形的k度覆盖算法

覆盖问题是无线传感器网络中的基本问题之一。着重考虑无线传感器网络在随机部署节点情况下的多重覆盖问题,提出一种应用鲁洛三角形的k度覆盖算法RTCA(Reuleaux triangle-based k-coverage algorithm)。RTCA把每个传感器节点的覆盖圆划分成6个相同的双弧形区域,根据网络覆盖度要求,调度这些区域内的节点状态来实现k度覆盖监测区域。仿真实验结果表明,RTCA在保证网络覆盖质量要求的同时能够有效地减少活跃节点的数量,延长网络的生存时间。未来还可以对该算法做进一步推广,以较容易地判断异构无线传感器网络的多重覆盖。     

基于概率的三维无线传感器网络K-覆盖控制方法

针对无线传感器网络在三维空间监测中存在的固有的不确定性与系统应具有较强的容错能力、鲁棒性之间的矛盾,提出了一种基于概率的三维无线传感器网络K-覆盖控制方法.对三维待监测区域以网格建模,用迭代的贪婪启发式方法确定传感器节点在网格中的位置,每一步迭代完成一个节点的放置,直到节点总数达到预设的上界或每个网格点以概率T达到K-覆盖为止.仿真结果表明,相对于传统的随机和均匀配置方法,本方法能使用较少的节点满足相同的覆盖度和监测精度的要求,或使用相同的节点达到更高的覆盖度.并对整个待监测区域中有优先覆盖要求(覆盖度优先和监测精度优先)的局部区域的情况进行了分析.     

移动传感器栅栏覆盖研究

栅栏覆盖保证当某个移动目标沿任意路径穿越监控区域时都能被检测到,适合于移动监测和边界保护等应用.随机部署静止传感器时,为保证栅栏覆盖需要大量节点,造成了不必要的浪费.本文利用可移动传感器进行栅栏覆盖,移动传感器随机部署后能够自动再部署,可以利用少得多的节点保证栅栏覆盖.本文研究了能量有效的栅栏覆盖再部署问题,并设计了一个集中式再部署算法,为所有节点计算最优的再部署位置.     

刚性驱动水下传感器节点自组织布置

水下传感器网络可用于海洋资源勘测、污染监测和战术监视等领域,已成为无线传感器网络的研究热点.在开放式动态的水下环境中传感器节点如何自主调整部署位置以达到高的网络覆盖度和连通性,从而保证最优的监测质量是一个关键问题.该文引入刚性理论,定义了节点域的“刚性-覆盖值”作为水下传感器节点所处位置的评价指标,并基于此设计了刚性驱动的节点移动策略,从而构建了完整的节点自组织布置方法.理论分析和仿真实验结果表明该水下传感器节点自组织布置方法可以使网络演化出优良的覆盖度和连通性,并且具有分布式可实现、收敛速度快、鲁棒性强的优点.     

无线传感器网络随机分布模型及覆盖控制研究

节点部署和覆盖控制是无线传感器网络中的一个基本问题,在传感器节点随机、高密度部署的环境中,通过数学模型和仿真实验证明了节点分布符合泊松分布特点,并且量化了部署节点感知半径、密度与面积覆盖率、k重覆盖的关系,以及覆盖控制模型中,在保证节点对监测区域有效覆盖前提下,近似取得需要休眠节点数量,为传感器节点在随机分布下实验和研...     

面向三维的无线传感器网络覆盖增强算法

覆盖作为无线传感器网络中基本问题直接影响着网络的服务质量,在分析传统二维无线传感器网络覆盖增强算法的基础上,建立新的传感器节点三维感知模型,在此基础上提出了一种面向三维空间的无线传感器网络覆盖增强节能算法.该算法通过智能算法优化调节传感器节点位置从而使节点比较均匀分布在监测区域中,在此基础上,采用集合覆盖模型算法计算出...     

无线传感器网络基于路径的非均匀分布策略

无线传感器网络中多对一的数据传输方式导致节点负载的不均衡性,靠近汇聚节点(Sink)的节点要比远离Sink的节点消耗更多的能量,如此容易引发能量空洞问题。针对该问题,从网络数据的传递路径出发,根据网络中节点承担的路径数量的不同,平衡各层节点的能耗,提出感知节点覆盖率一致、内层路由节点与其所有外层感知节点数目相同的的非均匀分布策略,并通过仿真实验证明了该方法的有效性。     

基于概率感知模型的多节点联合网络覆盖算法

针对传感网在对关注目标节点进行覆盖过程中出现的非连续性覆盖，将会产生覆盖盲区以及大量冗余数据迫使通信链路出现瓶颈现象，提出了一种基于概率感知模型的多节点联合覆盖算法（Multi-Node Joint Network Coverage Algorithm，MNJC）。该算法借助于概率相关知识，给出了多节点联合时覆盖质量期望值计算方法，以减少覆盖盲区的产生，提高了多节点联合网络覆盖率；利用节点动态转换机制对节点部署进行重新优化，抵制了网络能量的快速消耗，延长网络生存周期；该算法与其他三种算法覆盖率、生存周期以及节点存活数量等方面进行了比对实验，其性能指标平均提升了18.11%，15.57%和8.26%，从而验证该算法的有效性和实效性。     

基于数据融合的有向传感器网络全覆盖部署

针对有向传感器网络全覆盖问题,基于有向传感器节点概率感知模型提出一种新的有向传感器节点部署结构,通过理论推导,证明了该结构的最优性,引入标准工作方向的概念,使用奈曼－皮尔森准则数据融合方式,以最少的传感器节点实现目标区域全覆盖。仿真结果表明,在随机部署情况下,使用这种新型有向传感器节点调度方式,可以有效提高网络覆盖率,减少网络冗余度,减少网络工作节点个数,延长网络生存期。     

有向移动异构传感网分布式部署策略

针对移动异构有向传感网的覆盖增强问题,提出了一种基于虚拟全向感知圆的节点分布式部署策略DDS（Distrib?uted Deployment Strategy）。DDS采用等面积虚拟全向感知圆替代有向节点感知扇形,根据不同感知圆之间的位置与半径大小关系为每个有向节点合理构建区域覆盖子区间,最后由该子区间多边形的形心确定节点的候选位置坐标。同时,DDS策略充分利用有向节点的旋转特性,计算节点视角方向使其面向检测区域外侧。节点通过视角调整和合理移动,不断提高网络覆盖率。仿真结果表明,DDS在提高网络覆盖率,增强节点分布均衡性方面具有明显的优势。     

A sensor deployment approach using glowworm swarm optimization algorithm in wireless sensor networks

A wireless sensor network is composed of a large number of sensor nodes that are densely deployed in a sensing environment. The effectiveness of the wireless sensor networks depends to a large extent on the coverage provided by the sensor deployment scheme. In this paper, we present a sensor deployment scheme based on glowworm swarm optimization (GSO) to enhance the coverage after an initial random deployment of the sensors. Each sensor node is considered as individual glowworms emitting a luminant substance called luciferin and the intensity of the luciferin is dependent on the distance between the sensor node and its neighboring sensors. A sensor node is attracted towards its neighbors having lower intensity of luciferin and decides to move towards one of them. In this way, the coverage of the sensing field is maximized as the sensor nodes tend to move towards the region having lower sensor density. Simulation results show that our GSO-based sensor deployment approach can provide high coverage with limited movement of the sensor nodes.     

高效节能的无线传感器网络覆盖保持协议

分析了实际环境中随机部署传感器网络的感知特性,给出了节点感知半径服从正态分布的无须地理位置信息的节点冗余度计算模型,以及保证网络覆盖质量所需要的最少工作节点数的计算模型.在此模型的基础上,提出了高效节能的无线传感器网络覆盖保持协议(energy efficient coverage conserving protocol,简称EECCP),实现了均衡节点能量消耗的分布式协作调度.该协议保留最少的工作节点以保证要求的覆盖质量,从而达到节约网络能量的目的.仿真实验结果表明,EECCP不仅能够保证要求的覆盖质量,而且能够减少网络能量消耗,有效地延长了网络的有效寿命.     

Coverage area enhancement in wireless sensor network

In the wireless sensor network, coverage area may be enhanced after an initial deployment of sensors. Though, some research works propose how to decrease the coverage hole by increasing sensing range or movement assisted sensor deployment, these are not suitable for energy constraint wireless sensor network, as longer mobility distance or higher power level consume more energy. In this paper, we address the increasing coverage area through smaller mobility of nodes. We find out the coverage hole in the monitoring region, which is not covering by any sensing disk of sensor. Then, we address the new position of mobility nodes to increase the coverage area. The simulation result shows the mobile nodes can recover the coverage hole perfectly. The coverage holes is recovered by mobility on the existing recovery area, which cannot be lost. Moreover, hole detection time in our proposed protocol is better than existing algorithm.

     

矩形截面矿井巷道三维WSN覆盖机理

无线传感器节点在矿井巷道内壁上多采用径向直线型和径向V字型部署。针对矩形截面矿井巷道的无线传感器节点如何在三维空间实现单重无缝覆盖的问题,通过分析巷道几何尺寸,推导出其节点在两种部署类型中的最小感知半径;进一步推导出其节点覆盖密度与节点感知半径、巷道高度、巷道宽度之间的函数关系,比较两种部署类型节点覆盖密度,为现实运用选择节点部署方式提供有力依据。仿真实验验证了推导结果的正确性。利用推导的结论结合矿井的几何尺寸,可直接计算出节点必须满足的最小感知半径、部署方法、部署位置和覆盖密度,从而提高节点覆盖的有效性,减少工程成本支出。     

无线电监测站部署效率评估与优化方法研究

无线电监测网络规划中,以最少的监测站实现最大的监测区域或目标覆盖率,可达成频谱监测资源的最优化利用,提升无线电监测的全域化、精细化感知能力。建立监测传感器网络部署效率评估指标体系,以监测覆盖率和部署效率最大化为准则,通过空间二次聚类算法,得到监测站与地理位置的最优组合,达成部署优化的目的。仿真结果表明算法可获得更优化的部署方案且部署效率更高。