基于空间锥体模型WSN节点定位算法研究

研究无线传感器网络节点在空间定位精度问题,针对无线传感器无法获取特定的节点的位置,传统的定位算法受到外界因素、测量距离误差和部署节点不合理性以及节点能量过快消耗,使定位和测距存在定位精度不高和计算量大等弊端。为解决上述问题,提出一种空间锥体模型下的WSN节点定位算法。通过仿真对目标参数测距量化和锚节点与求知节点空间几何关系的计算,对其求解结果进行迭代求解,从而降低了测距误差,提高了节点定位精度,避免了因距离误差和节点能量过早耗尽。仿真结果表明,算法有效地减少网络节点间通信开销,延长了网络生存周期,增强了定位精度的鲁棒性和稳定性。     

移动WSN节点不相交多路径路由算法

针对移动无线传感器网络不相交多路径路由中的路径断裂问题,提出基于HSV色彩空间的节点不相交多路径路由算法。采用HSV色彩空间模型为每条链路建立数值化的（h,s,v）三元组,使其属于不同的色彩平面,以寻找从源节点到目标节点的多条节点不相交路径。针对节点移动问题,设计基于可变时间间隔链路接收信号强度指示值探测的不相交多路径维护机制,该机制无需借助地理位置信息。实验结果表明,当使用3条路径传输时,该算法的数据传输成功率可达到80％以上,而对比的经典算法均低于70％。此外,其在网络吞吐量、能量消耗等方面也具有较好的性能。     

基于移动锚节点的WSN节点定位方法

为提高WSN定位精度,提出一种带定向天线的移动锚节点定位算法。首先对WSN进行分层,锚节点可沿x轴和分层线移动实现对未知节点的遍历,在移动过程中等间隔距离旋转定向广播位置信息,未知节点根据接收到的锚节点坐标、方位角等信息确定自身位置。定位算法简单,无需测距,完全使用锚节点信息实现定位,仿真结果表明,该算法比典型的采用单个移动锚节点的SLWL算法具有更高的定位精度和定位稳定性。     

基于Markov模型的WSN汇聚树路由协议

根据工业监控无线传感器网络(WSN)的可靠性和实时性需求,采用跨层优化方法,提出一种基于介质访问控制层Markov模型的汇聚树协议MM-CTP。利用IEEE 802.15.4 WSN链路层动力学Markov模型对单簇网络进行数据帧传输性能分析,改进汇聚树协议的链路质量评估方法,通过计算最优路由梯度,建立网络拓扑,在保证较高数据到达率的同时,使网络延迟最小,以满足工业监控网络的数据传输需求。     

基于WSN的汽车尾气监测系统汇聚节点硬件设计

汽车尾气是环境污染的重要来源之一,描述了一种使用无线传感器网络对汽车尾气实时在线监测的方法.为实现系统中汇聚节点需要处理大量数据,通信方式多样的功能,提出了一种以ARM7处理器作为汇聚节点控制器的硬件设计方案.分析了基于无线传感器网络的汽车尾气监测系统汇聚节点的设计需求,进而介绍了其系统构成,最后详细说明了汇聚节点的硬件设计与实现.     

WSN中节点覆盖分层下的多路径路由协议

为了解决无线传感器网络（WSN）的路由问题,在分析了单路径路由协议和多路径路由协议的基础上,提出了节点覆盖层次模型。该模型根据节点到sink节点的最小跳数将网络分成以sink节点为中心的层次结构,并将邻居节点分成父节点、兄弟节点和子节点3类。并设计了在此模型下的路由协议MP-NCL。在该协议中,节点总是将感应到的数据向父节点转发,实现了跳数最小、多路径的数据传递。分析和仿真结果表明,节点覆盖层次模型和MP-NCL路由协议在延时、耗能、可靠性和生命期方面有较好的性能。     

基于量子粒子群优化的WSN节点定位改进

针对无线传感器网络定位低成本、低功耗和高精度的要求,在基于接收信号强度(RSSI )测距的基础上,提出 了一种量子粒子群优化(QPSO)的改进加权质心定位算法,即采用QPSO优化WCLA的佑计坐标来改善定位误差, 并改进收缩扩展系数增强QPSO算法的收敛速度。仿真表明,改进的算法与WCLA算法和经过粒子群优化的 WCI_A算法相比,其节点定位精度得到显著提高,且能克服粒子群优化算法的收敛速度慢、易陷入局部极小值的缺点。     

多通信方式的WSN汇聚节点的设计与实现

针对无线传感器网络汇聚节点通信方式单一的问题,设计实现基于PXA270处理器的、具有以太网、CF无线局域网及GPRS网络等多种通信方式的无线传感器网络汇聚节点,完成汇聚节点硬件平台引导加载程序的移植,构建无线传感器网络实验与研究平台。实际应用证明,多通信方式的汇聚节点具有较高的实用性。     

WSN中基于蚁群的多汇聚点分簇路由协议

无线传感器网络由于节点动态加入或者消亡要求无线传感器网络协议要有较高的健壮性和扩展性.在分析现有算法的基础上,提出了一种基于蚁群算法的无线传感器分簇路由协议 MARP(Multi-hop Ant-colony based Routing Protocol).该协议通过基于节点的信息素自组织成簇、簇间通信采用多跳的基于信息素的选路方式.仿真结果表明,MARP 路由协议有较低的能耗、良好的扩展性、较好健壮性、不需要节点的位置信息、满足多汇聚点部署时的健壮性需求,适合于大规模网络的应用.     

无线传感器网络中多sink节点优化部署方法

大规模无线传感器网络(WSN)环境下,当网络结构采用单一的sink节点时,容易造成sink节点周围的普通传感节点因为转发大量其他节点的数据,迅速消耗掉自身能量而使网络失效。为了延长网络寿命,需要降低传感节点到sink节点的跳数,而采用多sink结构是一个有效的方法。为此,需要考虑一定规模的网络中,应该布置多少sink节点,才能使得网络寿命最大化的同时网络成本最低。基于栅格网络结构,提出了多sink节点下的网络寿命模型和网络成本模型,并采用一种新颖的方法计算最大网络寿命成本比(RLC),推导出了保证网络寿命最大化的同时网络成本最低的sink节点个数的表达式。理论结果表明,该值与网络规模、关键节点数、节点收发功率以及普通节点和sink节点的成本等参数有关。最后通过仿真实验证明了该结论的正确性。     

基于能量感知的无线传感器网络层次型路由协议

为了有效平衡负载,满足大规模网络的需要,提出了一种基于能量感知的无线传感器网络层次型路由协议。该协议基于能量消耗模型,根据节点与基站的距离将网络中的节点划分为不同的层次。每层次内的节点轮流当选负责收集该层内所有节点数据的汇聚节点。汇聚节点的数据逐层转发和聚合,最后传送到剩余能量较大的一个汇聚节点——超节点,由其将数据发送到基站。汇聚节点变迁、超节点变迁机制用于均衡节点能量消耗,延长网络生命周期。NS2仿真结果表明,该协议可以有效节省能量,延长网络生存时间。     

基于无线传感器网络的室内精确定位算法

提出了一种基于无线传感器网络的用于室内的高精度定位算法。采用最小二乘法对测量地区的环境参数进行拟合,获得适用的损耗模型。并根据室内的实际情况提出了筛选可靠节点和使用高斯模型处理数据的方法,从而挑选出更为合适的接收信号强度指示器（RSSI）值进行定位计算。最后,对计算结果进行优化,进一步提高定位精度。实验表明：和现有的改进Euclidean算法相比,该算法定位精度高,且设备要求低,对于室内定位具有一定实用价值。     

基于多Sink节点的煤矿巷道无线传感器网络路由协议

针对传统的单Sink节点无线传感器网络应用于煤矿安全监控系统中时,远离巷道口的传感器节点无法及时、准确地将巷道深处的监测数据传输到巷道口Sink节点的问题,提出一种适用于长带状结构煤矿巷道的基于多Sink节点的无线传感器网络路由协议。该协议引入多Sink节点的无线传感器网络结构和非均匀成簇的思想,采用基于多Sink节点的功率控制算法和非均匀成簇算法,对各个Sink节点的最优通信半径、发射功率、簇首的选择和非均匀竞争半径的计算进行优化。仿真结果表明,该路由协议在连通度、延时和网络生存期上具有优势,可有效降低无线传感器网络整体能耗,延长网络生存期。     

基于RSSI的无线传感器网络质心定位算法优化

为了提高无线传感器网络定位精度的准确性, 对质心定位算法进行优化. 在测距阶段, 采用均值滤波和中值滤波相结合的方式对RSSI值进行预处理; 在定位阶段, 使用距离倒数的指数幂对质心加权; 同时引入迭代的思想, 解决了定位中锚节点密度不高的情况下, 节点无法定位的问题. 实验结果表明, 本文改进的算法与质心定位算法和距离加权的质心定位算法相比, 能够有效地提高无线传感器网络的定位精度.     

层次型结构无线传感器网络安全协议设计

随着无线传感器网络研究的深入和不断走向实用,安全问题引起了人们的极大关注.无线传感器网络的诸多限制使得安全问题很难解决.给出了一种基于层次型拓扑结构的无线传感器网络的安全协议的设计方案.方案采用LEACH[1]算法的簇头选举方法,增加了对簇头身份的认证,采用动态变化的加密密钥及认证密钥,并讨论了实现过程中几个算法的选择.     

基于汇聚节点移动的能量均衡路由协议的研究

在无线传感器网络路由协议的设计中,传感器节点的监测数据要以多跳中继的方式向sink汇聚节点进行传输。在sink汇聚节点固定网络,临近sink汇聚节点的传感器节点需要中转其他节点的监测数据,从而耗费大量的电池能量,很容易造成过早地死亡,使网络的连通度下降,甚至会造成网络的分割,缩短了网络寿命。为了解决这一问题,从sink汇聚节点的角度,提出了一个基于sink汇聚节点移动的能量均衡的路由协议——SERP路由协议,通过sink汇聚节点的移动,使其附近的传感器节点不断地发生变化也就是网络内的“热点”不断地发生变化,从而促使传感器节点间的负载得到均衡,达到延长网络寿命的目的。在协议中,首先将无线传感器网络的监测区域分成有限个虚拟单元格,然后以每个单元格的中心作为sink汇聚节点的移动位置,最后通过线性规划确定sink汇聚节点在每个位置的停留时间。针对上述路由协议,对它进行了仿真分析,结果显示网络内节点的能量消耗比较高效均衡,有效地延长了网络寿命。     

狭长区域中无线传感网络节点定位技术

无线传感网络是应用相关性很强的网络,在各个领域都有广泛应用.节点定位是其关键技术之一.针对狭长监测区域节点沿边界均匀分布的特点,我们提出一种基于RSSI的距离无关定位算法（PB-RSSI）,该法选取目标节点周围信标节点中的任意两个,作它们的垂直平分线,从而把定位区域分割为更多的子区域,再比较接收信号强度值确定目标节点所在子区域,并将其质心作为目标节点的位置坐标.仿真结果显示,与近似三角形内点测试法（APIT）相比,PB-RSSI分割的子区域数量更多,计算复杂度更低,定位精度更高,鲁棒性更好,能量消耗更低.     

基于接收信号强度的无线传感器网络组网协议

受应用场合和节点结构的限制,无线传感器网络的算法应具有低功耗和低复杂度等特点,为此提出了一种基于接收信号强度的分布式组网协议(RSSIOP)。节点不需要位置信息,通过接收基站定向天线扫描时发送的信息完成定位和分簇过程;根据剩余能量和接收信号强度竞选簇头,形成直接链路;根据接收信号强度,成员节点选择转发节点,形成转发链路;按照网络用户的时延要求成员节点自动选择直接链路或转发链路向簇头传输数据。此外,RSSIOP设计了簇头轮换和失效节点的处理机制。该算法可以减小节点的发射功率,分担簇头在数据接收和融合两方面的工作负荷。针对不同场景进行了仿真,结果证明了算法的有效性。     

无线传感器网络多sink路由技术研究*

在介绍无线传感器网络路由协议的独有特点后,给出了传感器网络多sink路由协议的分类方法,然后着重分析了当前较为有代表性的多sink路由协议,在协议特点及其应用范围方面进行了研究与比较。最后,总结了多sink路由协议的研究的关键点及其发展趋势。