传感器网络层级结构路径覆盖控制方法

针对路径覆盖节点控制策略问题,利用路径覆盖的特点,提出了一种基于层级结构的节点覆盖控制方法.通过对节点感知监测目标的先后顺序,在保障不丢失监测目标的前提下,建立了节点层级模型和关联模型,设计了以开启节点数目和均衡能耗为优化目标的覆盖控制策略.仿真结果表明,该方法较基于冗余节点的覆盖控制方法,可以有效地改善节点的能耗效率,从而起到提高网络服务质量,延长网络寿命的目的.     

能耗均衡的无线传感器网络多Sink节点部署优化方法

针对传感器网络中单Sink节点存在近距离传感器节点过早死亡、传输路径单一、传输延迟及节点失效等问题,提出了一种综合考虑网络布局和网络能耗的多Sink节点部署优化新方法。首先,为缩短sink节点到传感器节点的传输距离,建立了加权距离最小化模型;同时,为均衡网络能耗,建立了无线传感器网络能耗最小化模型。然后,根据所建立多Sink节点部署优化模型的特点,使用加权系数将多目标模型单目标化,并设计了上升启发式算法进行求解。实验结果表明,提出的多Sink节点部署优化方法既能保证网络布局最优,又进一步均衡了网络能量消耗,有助于延长无线传感器网络的生命周期。     

基于差分进化的多目标异构传感器网络节点部署机制

根据多目标进化算法思想,针对保证异构网络连通覆盖、目标检测率和最小能量消耗的优化目标,提出一种基于多目标优化差分进化算法的求解方案.该算法利用maximin函数逼近多目标优化的Pareto 解,从而获得全局优化的异构传感器网络节点部署解.仿真结果表明该方案能快速收敛于最优解,能有效提高网络性能,并且具有良好的适应性.     

无线传感网络测量的目标预测动态能量优化

能量约束是无线传感网络实际应用的关键问题之一。针对无线传感网络测量的能效性问题,提出目标预测动态能量优化方法,采用粒子滤波算法对测量目标状态进行预测,通过动态唤醒无线传感节点延长节点睡眠时间节省节点能量。根据无线传感网络节点分布计算能力,运用分布式遗传模拟退火算法优化目标测量过程,使网络能耗最小化。重点讨论机动目标跟踪应用,实现目标位置预测、节点睡眠状态规划和测量节点优化选择,提出节省通信能量的中转节点路由方案。机动目标跟踪的仿真试验表明,目标预测动态能量优化方法能降低节点能耗,并提高无线传感网络的能量有效性。     

无线传感网中基于优化休眠时间的缓解能耗算法

无线传感网络广泛应用于各类领域。而有限电池功率限制部署WSNs,降低节点能耗已成为研究焦点。保存能量的最常用方法就是节点采用休眠-唤醒机制。为此,提出基于优化休眠时间的缓解能耗算法(IST-REC)。IST-REC算法通过动态设置节点的休眠时间,进而提高节点的能量效率。IST-REC算法先建立感测异常事件模型,并预测下一件异常事件的发生率,然后依据节点剩余能量因子和数据危及度因子建立成本函数。通过成本函数平衡网络能耗和异常事件的检测时延间的矛盾。最后,通过对分法求解成本函数,得到最优的休眠时间。实验数据表明:提出的IST-REC算法能够有效地降低能耗,且在不增加检测异常事件时延的同时,延长了网络寿命。     

一类异类无线传感器网络节点调度问题研究

针对一类以配置了多种传感器的节点组成的,部分传感器完全覆盖,部分传感器局部覆盖的异类无线传感器网络节点调度问题,提出了一种基于改进遗传算法的优化策略.在构建网络模型的基础上,建立了节点调度分化策略,提出了冗余信息度的概念来描述网络能耗效率,并设计了以冗余信息度和不同传感器目标区域感知覆盖率为优化目标的改进多目标遗传算法NSGAⅡ,用于求解节点分化策略.仿真结果表明,该方法可以通过迭代得到收敛的Pareto最优解,并为传感器网络提供一个多目标Pareto最优节点分化策略方案集,供不同应用选择.     

基于混合能耗机制的无线传感器网络分簇算法

无线传感器网络寿命受节点电池供能的限制,为提高网络生存寿命,提出一种采用簇间平衡能耗和簇内不平衡能耗的混合能耗机制的分簇算法.基于簇间能耗平衡机制,优化单跳距离和分簇角,使同扇区内靠近基站的簇规模小于远离基站的簇规模,降低了同扇区簇间的通信能耗.此外,每个簇内采用不平衡能耗机制,即簇头连续担任本地控制中心直至其能量即将耗尽才被候选簇头替代,降低簇头更换频率和用于建立新簇头所需能耗.仿真和实验结果表明,该分簇算法能有效降低广播能耗并延长网络寿命.     

基于WSN的低功耗温室环境监测系统设计

针对传统温室环境监测系统布线繁琐、维护困难等问题,基于ZigBee技术搭建无线传感器网络对温室环境信息进行采集,并通过网关将数据上传上位机,在上位机上开发人机交互界面便于实时监测。同时,为了降低WSN节点能耗,延长网络寿命,设计了1种基于RSSI的发射功率自适应机制。实验表明,该机制能够有效降低节点能耗,整个监测系统具有可靠性高、工作稳定等优点,能够满足温室环境监测的需求。     

树状-多层次无线传感器网络路由协议的研究

对一个基于无线传感器网络的数据采集监控系统,根据所采用无线传感器的通信特性,结合对低功耗自适应分层路由协议(LEACH)的网络结构和数据传输性能的分析,提出一种新的树状-多层次路由协议(TSML)。TSML协议采用簇状拓扑结构,通过汇聚节点广播、传感器节点转发信息实现路由路径的探索,传感器节点按照转发信息的次序建立层次,从而构成一个具有树状结构的多层次网络结构。协议规定所有传感器节点间的路由关系存储在汇聚节点,由汇聚节点发送路由信息来寻找待采集的目标节点,目标节点再按照此路由进行反向数据传输,从而实现数据的实时采集和监控。实际应用表明,基于TSML协议组建的树状多层次网络,具有监测范围广、能耗小、网络结构稳定等特点,适用于数据采集监控系统的网络部署。     

面向实时监测的无线传感网低功耗通信策略

现场监测是无线传感网的主要应用领域之一,具有部署周期长、节点电池供电、感知数据实时上传等特点。针对此类数据采集应用的特点,提出了一种基于前导序列唤醒机制的媒体访问控制(MAC)层调度策略。通过对数据上传路径的节点唤醒时间的协调调度,减小了发送节点前导序列的长度,降低了节点的能耗和信道竞争的开销,提高了异常数据上传的实时性。对于多跳树形网络,本策略与现有的低功耗MAC协议进行了能耗分析对比。通过仿真和实验,验证了本策略的有效性,在保证数据实时性和投递率的同时,大大提高了网络寿命。     

基于正方形网格能量模型的能量均衡策略

延长网络生命周期是无线传感器网络的一个重要的目标。不均衡的能耗在很大程度上影响了网络生命周期。在正方形网格能量模型的基础上,使传感节点以一定的概率直接传输到基站节点或经过中继节点多跳传输到基站,提出基于能量均衡消耗的延长无线传感网络的生命周期的算法,并进行了相关的计算推导。     

Survey on node deployment in wireless sensor networks

Node deployment strategy plays an important role in wireless sensor networks(WSNs) application because it determines the coverage,connectivity and network lifetime of WSNs.This paper reports the curren...     

基于成型分区机制的无线传感网簇路由算法

针对无线传感网络部署中面临的数据分布的非均匀效应突出、节点成簇死板及分区机制困难的难题,该文提出了基于成型分区机制的无线传感网簇路由算法。首先按节点与基站距离进行成型化处理和分区;然后通过距离和耗能指标将不同分区内部的节点完成分簇处理,形成区头节点和簇头节点;最后通过两类节点的有机结合来实现无线传感数据的协作传输。仿真实验表明:与EEVC、LEACH算法相比,该文路由算法更能够有效地减缓网络能量开支,稳定网络的传输性能,提升网络数据的投递水平。     

贪婪寻优算法在中继节点布局中的应用

针对目前中继节点布局算法所忽视的布局完成后网络整体能耗的问题,提出了基于最小通信网络距离因子的布局算法评价新标准,同时将中继节点布局禁区、通信路径不可逆等约束条件.解决方法上,采用了基于贪婪寻优算法的中继节点布局算法,实现了无线传感器网络中继节点的多约束容错性布局.仿真实验表明,提出的基于贪婪寻优算法的中继节点布局算法与常规中继节点布局算法相比,在降低通信网络整体能耗以及保证能耗均衡性方面具有明显的优势.     

基于节点通信能力分布图分析的无线传感器网络能量洞定位方法

针对无线传感器网络中局部高流量通信任务导致随机出现的能量洞对网络寿命造成严重影响的问题,提出了一种基于节点通信能力分布图小波分析的能量洞定位算法。算法通过对网络通信能力分布图进行小波变换,基于最低频子带LL1标准差σ对网络是否出现能量洞进行判别,在此基础上对二值化的LL1进行哈夫变换,以确定网络内能量洞的具体位置及几何尺寸。通过仿真实验表明,提出的能量洞定位算法对不同位置、不同几何尺寸的随机出现能量洞,均具有较为理想的定位能力。     

PSO优化的能耗均衡WSNs路由算法

无线传感器网络(WSNs)节点能量和计算能力有限,所以WSNs路由设计的重要目标是降低节点能源损耗。提出PSO优化的能耗均衡WSNs路由算法,用路径探测包收集链路状态信息,将路由优化计算在Sink节点处进行,用PSO进行路由优化,减少了节点负担。算法对PSO的运算规则结合路由问题进行了重新定义,在设计适用度函数时,考虑了节点的剩余能量,以达到能耗均衡。当网络有Qo S需求时,只需在路由探测包和适应度函数上加入相应参数即可,易于扩展。最后用仿真对算法的优越性进行了验证。     

异构无线传感器网络中基于POMDP的实时调度算法

针对异构无线传感器网络节点性能存在差异和易受环境影响的特点,提出一种基于部分可观察Markov决策过程(partially observable markov decision process,POMDP)的实时休眠调度算法,使用状态转移函数和观察函数表示系统完成用户请求任务中存在的环境噪声和传输冲突等不确定性,使用回报函数表示采用不同调度策略对异构网络感知准确度和能量消耗的影响,采用基于当前信念点的在线求解算法求取最优策略。仿真结果表明:该算法能够平衡数据准确性与能量消耗,延长网络生存时间。     

无线传感网基于邻居簇的JPEG2000多节点协同实现

针对无线传感器网络能量、存储、处理能力严重受限的特点,基于"在网计算"的思想,结合JPEG2000算法流程以及无线传感器网络的网络拓扑结构特点,提出一种基于邻居簇的JPEG2000多节点协同图像压缩方法。首先,将相机节点采集的图像分片,并根据图像的梯度幅度值进行压缩比特率的自适应优化分配。然后,将压缩任务转移到多个邻居簇内,以最小化网络总能耗为目标,由多节点协作共同完成图像压缩和传输。仿真结果表明,该方法不仅使无线传感器网络中实现大尺寸图像的JPEG2000编码成为可能,且相机节点能耗仅为压缩图像后传输至基站方案的3.4%,极大地平衡了网络节点能耗,使网络生命周期提高了7倍以上。