基于多策略混合改进HHO算法的WSN节点覆盖优化

针对监测区域内无线传感器网络节点部署容易出现分布不均匀、有效覆盖率低等问题,提出一种多策略混合改进哈里斯鹰算法的WSN节点覆盖优化策略。利用Fuch无限折叠混沌初始化、自适应精英个体对立学习、正余弦优化和高斯与拉普拉斯最优解变异策略对标准哈里斯鹰优化算法的性能进行改进。利用改进算法求解WSN节点覆盖优化问题,以监测区域网络覆盖率最大为目标,对节点部署位置寻优。实验结果表明,改进策略能够得到更高的网络覆盖率,减少传感节点冗余,延长网络生存时间。     

一种无线传感网的Sink节点移动路径规划算法研究

为寻找传感节点均匀分布时Sink节点的最优移动路径和最大网络生存时间,提出一种无线传感网的Sink节点移动路径规划算法(MPOA).在MPOA算法中,将Sink节点的数据收集范围分解成多个圆环,将监测区域分解成多个网格.根据Sink节点的停留位置和多跳通信方式,采用数学公式表示每一个网格的单位节点能耗,从而获得Sink节点移动的网络生存时间优化模型.采用修正的混合粒子群算法求解该优化模型,获得网络生存时间、Sink节点的停留位置和移动路径的最优方案.仿真结果表明:MPOA算法可寻找到Sink节点的最优移动路径,从而平衡网络能耗,提高网络生存时间.在一定的条件下,MPOA算法比Circle,Rect和Rand算法更优.     

移动无线传感网的移动感知路径选择算法

为解决稀疏网络环境下移动传感节点的区域全覆盖和数据传输问题,提出一种移动无线传感网的移动感知路径选择算法(MSPS)。在MSPS算法中,用数学公式表示邻居网格集合、区域覆盖率、数据传输时延、节点平均能耗等参数。采用机会路由算法进行数据传输,并建立能保证全覆盖监测区域且权衡数据传输时延、数据传输率和节点平均能耗的移动路径选择优化模型。提出到目标网格的路径寻找方法、初始染色体的确定方法和染色体适应度值计算方法。最终提出修正的多种群遗传算法求解优化模型,获得移动传感节点的最优移动方案。仿真结果表明:不管监测区域内是否存在障碍物,MSPS算法都能提高数据传输率,降低数据传输时延和节点丢弃的总数据量。在一定的条件下,MSPS算法比SGA、TCM_M、RAND_D和RAND算法更优。     

无线传感网络中覆盖能效动态控制优化策略

能量约束是无线传感网络测量控制的关键问题之一.本文针对移动节点位置优化问题,提出了无线传感网络通信能耗评价指标,采用微粒群优化策略更新节点位置,使无线传感网络具有更强的灵活性和能效性.利用Dijkstra算法获得网络最优通信路径计算能耗评价指标.采用动态能量控制策略使空闲节点进入睡眠状态减少网络运行能耗.通过优化能量指标降低了通信能耗,实现了无线传感网络覆盖与通信能量消耗的合理均衡.对移动目标跟踪仿真表明,覆盖能效优化算法与动态能量控制策略相结合提高了无线传感网络覆盖的能效性.     

一种混合异构传感网的覆盖洞修补算法

传感网感知节点部署的随机性以及节点能耗殆尽、损坏退出等问题使网络中存在覆盖洞, 利用移动节点来修补覆盖空洞是当前较为可行的方法. 假定网络在静态节点和移动节点处混合, 并且在节点感知半径异构的情况下,研究如何通过移动节点重定位来修复感知覆盖洞, 同时兼顾移动距离或能耗最小以及修复后的感知覆盖率最大化来优化感知覆盖性能. 针对移动节点覆盖洞修补规划的NP-hard 问题, 结合遗传算法, 提出一种覆盖洞修补算法来求解最优解. 仿真实验结果表明, 所提出的算法相比于同类算法能够更有效地修补漏洞并兼顾节点能耗以及感知覆盖率.

     

基于蜂窝结构的改进混合无线传感器网络覆盖优化算法

基于蜂窝结构的混合无线传感器网络（HWSN）覆盖优化算法HWSNBCS存在移动节点平均移动距离较大的问题,为此,提出一种改进的HWSN覆盖优化算法IHWSNBCS。寻找移动传感器节点初始位置与通过HWSNBCS算法得出的候选目标位置之间的最优匹配,将移动节点移动距离之和最小化问题转化为二分图最优匹配问题,利用带权二分图匹配算法KM寻找该匹配问题的最优解,从而得到移动节点最终的目标位置,并实现对HWSNBCS算法移动节点平均移动距离的进一步优化。实验结果表明,IHWSNBCS算法在取得与HWSNBCS算法相同网络覆盖率的前提下,移动节点的平均移动距离减少幅度达到38.87%～43.28%,单个移动节点的最大移动距离减少幅度达到22.65%～66.58%,降低了系统因重新部署移动传感器节点所产生的能耗以及单个传感器节点因能量耗尽而失效的概率,从而延长了网络生命周期,同时,IHWSNBCS的ΔCov-Dist性能指标为HWSNBCS算法的1.64～1.76倍,表明移动节点移动相同距离时IHWSNBCS算法的网络覆盖率提升更大。     

基于改进蛙跳算法的WSN移动节点部署研究

针对传统无线传感移动节点部署方法存在节点分布不均匀、覆盖不完全等问题,提出一种基于改进混合蛙跳算法(SFLA)的移动节点部署方法。根据节点位置信息建立部署模型,利用改进SFLA算法求解该模型,将得到的解作为节点最终位置。仿真实验结果表明,相对于微粒群、虚拟力、基本混合蛙跳算法,改进SFLA算法可提高网络覆盖率和降低移动节点能耗。     

基于双移动锚节点的无线传感器网络定位算法

为提高无线传感器节点的定位精度，降低定位能耗，提出一种基于鲸鱼优化算法和双移动锚节点的定位算法。使用两个移动锚节点按照设计的移动路径遍历整个部署区域，使用加权质心算法估算节点大致位置，使用鲸鱼优化算法提高定位精度。仿真结果表明，提出的路径比PP-MMAN、GTURN和GSCAN等其它使用多个移动锚节点的路径更短，降低了移动锚节点的能耗；所提路径规划算法配合使用鲸鱼优化算法的定位精度较高，受通信不规则度和测距误差的影响较小。     

基于微粒群模型的移动传感器网络部署研究

传感器节点的部署是无线传感器网络中的很重要的问题,因为它反映了传感器网络的成本和监视能力.为了减少传感器节点部署时产生的覆盖盲区,提高网络的覆盖率,提出了一种新的基于微粒群模型的移动传感器节点位置优化配置算法.该算法根据节点的位置信息建立节点部署优化模型.利用微粒群算法求解该优化模型,优化过程中的最优解作为节点的最终配置位置.仿真结果表明该算法最大可能地减少了网络中的覆盖盲区,有效改善了网络的覆盖率.     

基于改进鲸鱼优化算法的WSN覆盖优化

针对无线传感器网络在随机部署移动节点时,存在分布不均匀导致的覆盖率较低的问题,以网络覆盖率最大化为目标建立网络覆盖优化模型,提出一种基于改进鲸鱼优化算法(IWOA)的网络覆盖优化策略;首先,采用量子位Bloch球面坐标编码初始化种群,提升种群多样性,扩展搜索空间的遍历能力;其次,提出一种基于步长改进的位置更新方式,平衡算法的全局探索和局部搜索能力;最后采用莱维飞行,对个体进行扰动更新,提高跳出局部最优的能力。仿真结果表明,将改进后的鲸鱼优化算法应用在WSN覆盖优化中,与标准鲸鱼优化算法和其他文献中的算法相比,有效减少了传感器节点冗余,表现出更快的收敛速度和更高的覆盖率,进而改善网络监测质量,延长网络生存时间。     

一种新的有向传感器网络覆盖增强算法

针对现有有向传感器网络覆盖增强方法算法较复杂及覆盖率不够高等问题,提出了一种新的有向传感器网络覆盖增强算法。每次取一重覆盖区域面积最大的传感器节点及其传感方向,使得整个网络的一重覆盖区域较多,重叠区较少,可提高网络的覆盖率;同时考虑了冗余节点休眠的情况,当网络中有节点失效时,将其周围的休眠节点激活,并重新部署失效节点周围的节点,以此保证网络有较长的寿命和较好的覆盖效果。对比实验表明,与现有算法相比,本算法原理简单,且在相同节点数目和传感半径情况下,覆盖率分别提高了20%和15%左右。     

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。     

Sink节点移动的无线传感网生存时间优化算法

为提高网络最大生存时间,提出Sink节点移动的无线传感网生存时间优化算法(LOAMSN)。该算法分析Sink节点移动时的流量平衡约束、最大传输速率约束、节点能耗约束等约束条件,将生存时间优化问题转化成优化模型。提出Sink节点的移动方法,即Sink节点利用节点的度值构建其移动路径,按照此路径循环移动收集数据。将Sink节点的移动认为是离散运动,Sink节点移动的生存时间优化模型分解成若干个Sink节点静止的生存时间优化模型,采用牛顿法求解每个Sink节点静止的优化模型,获得网络最大生存时间和节点发送数据量的最优值。仿真结果表明:LOAMSN算法能减少Sink节点停留位置上的节点能耗,平衡网络负载和节点能耗,提高网络最大生存时间。在一定条件下,LOAMSN算法比Sink节点静止时更优。     

基于遗传算法的能量均衡覆盖控制策略

研究优化网络通信、延长网络寿命问题,由于无线传感器网络中覆盖率、工作节点数和能耗均衡互相矛盾。为了选择最优覆盖节点集基础上,同时考虑网络区域能耗的均衡特点,提出一种遗传算法的能量均衡覆盖控制策略。构建概率感知模型网络,定义一个能耗均衡系数用以表示网络能耗均衡程度,以覆盖率、工作节点数和网络能耗均衡系数为优化目标,然后利用遗传算法进行仿真。仿真结果表明,覆盖控制策略能够在达到较高覆盖率的同时,有效降低能耗并保证网络能量均衡,从而延长网络生存时间。     

WSN中基于虚拟力的移动覆盖算法

以往移动覆盖算法的主流思想通常为：根据特定算法移动部署好传感节点后,转为静态无线传感器网络进行工作,即网络只在节点部署阶段处于移动状态。针对稀疏无线传感器网络按此思想覆盖率极低,并且通常网络也只需对目标区域实现动态覆盖的问题,提出了基于虚拟力的移动覆盖算法。算法采用虚拟力思想部署节点,划分出节点工作区,并依据等周定理规划出移动轨道,以最小化节点移动距离,并减少重叠覆盖面积,降低感知能耗。仿真实验结果表明,该算法实现了对目标区域的高覆盖率,并有效提高了网络的能量利用率,具有较强实用性。     

基于邻居信息的无线传感网络节点覆盖优化方法

无线传感网络的冗余节点会导致网络节点覆盖不均匀，为了提升无线传感网络节点覆盖效果，提出基于邻居信息的无线传感网络节点覆盖优化方法。利用邻居信息获取网络节点与邻居节点的距离、能量及覆盖率，根据获取结果判断无线传感网络中是否存有冗余节点，若存有冗余，则需要对节点实施休眠处理，以此降低节点能耗。基于处理结果建立无线传感网络覆盖模型，令网络节点在网络中均匀分布，并采用粒子群算法优化模型，使粒子能够不断迭代更新自身位置及速度，达到网络节点覆盖率最大化的目的，实现网络节点覆盖优化。实验结果表明，所提方法的无线传感网络节点覆盖率和收敛性分别高达97%和98.4%，能够有效实现网络节点部署，确保无线传感网络节点覆盖效果。     

一种基于二分编码的无线传感器与执行器网络移动覆盖算法

在无线传感器与执行器网络中,可以通过调整剩余节点的位置来提高目标区域覆盖率,以更好地为sensor节点服务.提出了一种基于二分编码的网络移动覆盖算法(SMR算法).在每次搜索中,试探性地调整失效节点区域的临近执行器节点位置来寻找最佳位置,重复此搜索过程直到覆盖数不再增加,以实现近似的局部最优覆盖.本算法提高了剩余节点的覆盖率,减少了执行器节点移动的消耗,与已有算法相比也表现出了较好的性能.     

基于改进人工鱼群算法在无线传感网络覆盖优化中的研究

针对无线传感网中的节点存在冗余以及网络成本增加等问题,本文提出了一种改进的人工鱼群算法的覆盖优化.本文首先建立以节点的利用率和覆盖率的数学模型,其次对人工鱼群算法进行改进,一是在初始化阶段使用概率密度函数来对鱼群个体的初始位置进行分布,有效的避免鱼群个体初始无序的状态;二是在觅食阶段中使用混沌算法对鱼群位置个体进行干扰,有效的减少鱼群个体向局部最优解的靠近的时间;三是在聚群行为中使用高斯变异,从而减少全局最优解的产生的时间.改进后的人工鱼群算法对模型求解,得到最优的覆盖方案,仿真实验表明能够有效的提高网络覆盖效果,以及节点的利用率,降低网络成本消耗.     

一种广域无线传感网络移动Sink节点路径规划方法

在广域无线传感网络中,大量Sink节点处在移动状态,路径规划过程易受其他节点特征的干扰,导致规划效果较差,提出一种针对广域无线传感网络的移动Sink节点路径规划方法。利用Sink数据采集协议确定节点的最佳位置,通过计算最大网络寿命成本比确定节点的最佳数量后,根据节点的最佳位置和数量规划出最大容量路径。依据最大容量路径计算出Sink节点在四个方向上的权值系数,并沿着最大权值系数的方向移动,完成广域无线传感网络移动Sink节点路径规划。仿真结果表明,所提方法的运行时间低于6 s、路径长度最长为53 cm、拐点数量少于9个、迭代次数高达69次。     

无线传感器网络MM模式随机覆盖控制模型研究

在传感器节点随机、高密度部署的环境中,覆盖控制算法可以有效降低能耗和减少冗余数据。无线传感器网络MM（MIN NODES-MAX COVERAGE）模式随机覆盖控制算法采用最少节点最大覆盖率策略,在节点呈泊松分布的网络模型中,根据不同的区域覆盖率,采用区域局部节点覆盖率计算方式,在通信半径和感知半径不同情况下,充分考虑节点复杂重叠对覆盖率的影响,适当允许主动覆盖空洞的出现,使得最少节点仍然可以达到非常接近设置的覆盖率。仿真表明算法可以最大化面积覆盖,有效降低网络能耗。