基于Voronoi图的无线传感器网络K覆盖算法

针对无线传感器网络(WSN)在随机高密度部署节点情况下的多重覆盖问题,提出一个基于Voronoi图的K覆盖算法。该算法利用邻居节点信息计算Voronoi覆盖邻居节点集,构建有向Voronoi覆盖关系图,通过调整关系图中的节点状态实现K覆盖。仿真结果表明,该算法能正确判断网络覆盖率,连通K覆盖的近似最小活动节点集数目少于CCP算法。     

无线传感器与执行器网络基于邻居信息的割点检测算法

无线传感器与执行器网络（WSANs）中通信关键节点（割点）对网络的连通性和通信性能有着重要影响,迅速准确的割点检测以及在此基础上的拓扑修复是提高鲁棒性、保证网络通信性能的重要前提。提出了一种分布式割点检测算法（DCVN）,该算法中每个节点通过至多与其两跳邻居节点进行信息交换来建立局部的网络拓扑信息,再根据预设的判断准则来实现对WSANs中的割点的快速检测。实验模拟显示该算法能够很好的满足割点的检测需求,在检测准确率方面要优于现有的几种有代表性的割点检测算法。     

无线传感器网络中一种分布式冗余检测算法

无线传感器网络覆盖控制中现有的大部分冗余检测算法都是针对节点感知半径相同的同构网络的,无法应用于异构网络.提出一种保持网络k级覆盖的适应异构传感器网络的分布式冗余检测算法.该算法根据节点的冗余分布特性设计了有效覆盖邻居选取,通过有效覆盖邻居感知半径关系及交点处的覆盖程度判断检测冗余.仿真表明:算法中有效覆盖邻居选取的设计,大大降低了节点执行冗余计算的时间,算法的运行效率较高;算法在异构WSN中性能优异,冗余检测彻底、充分,有益于节省节点能量,延长网络生存时间.     

高效的无线传感器网络边缘检测算法

为了解决无线传感器网络中边缘与空洞的识别问题,分析了典型的周界边缘检测[1]和泰森多边形边缘检测方法(LVP)[2]的特点,针对周界检测方法和泰森多边形算法的不足,并综合考虑了网络能耗、检测精度和算法效率等方面的因素,提出一种高效的分布式无线传感器网络边缘检测方法。该算法充分利用分布式节点拓扑结构,根据邻居节点信息建立快速排序搜索的规则和边缘定位算法。仿真实例结果表明,该算法比周界边缘检测模型具有更高的求解质量和效率。     

无线传感器网络基于连通性的平面化算法

构建平面拓扑结构是无线传感器网络中一个重要的问题,它是设计许多高效网络协议的基础。传感器网络中许多重要的协议和应用都依赖于平面拓扑结构,比如著名的地理路由协议GPSR、GOAFR等。目前的平面化技术往往都需要网络中节点具有精确的位置测量信息。精确的位置或测距信息在资源受限的传感器网络中往往很难得到,因此基于位置的平面化技术的可应用性受到了很大的限制。设计有效的位置无关的平面化算法成为目前平面化技术研究面临的重要问题。本文提出了一种新的位置无关的分布式平面化算法。该方法仅基于网络的通讯连接关系信息,且运行复杂度低,便于分布式执行。本文通过证明确保所构建拓扑的平面性,并通过仿真实验验证了算法在随机生成网络中的有效性。     

模糊边缘检测无线传感器网络分簇算法

针对传统分簇算法簇头选举仅单一考虑节点位置或能量分布的问题,提出了一种基于模糊边缘检测的无线传感网络分簇算法,该算法综合考虑拓扑边缘信息和节点能量分布,根据网络能量分布情况调整带宽内边缘节点参与簇头选举的概率.仿真结果表明,该算法簇头选举相对于LEACH算法分布更加合理,有效延长网络生命周期.     

基于连通性的无线传感器网络覆盖优化算法

针对无线传感器网络(WSNs)的覆盖优化和连通性问题,提出了一种基于连通性的WSNs覆盖优化算法(CC-BCBS).在二维监测区域内,CC-BCBS以传感器节点间的通信半径作为限制条件,只对连通的传感器节点进行Voronoi图划分,根据节点对应泰森多边形的覆盖情况构造盲区图,将盲区重心作为候选优化位置,使节点尽可能最大化覆盖监测区域.节点通信半径影响着区域覆盖的冗余度,故针对划分时可能出现的3种不同连通情况,给出了相应措施.仿真结果表明:CC-BCBS在覆盖率,分布均匀性,平均连通个数与连通率方面相比BCBS等算法有明显优势.     

基于图信号处理的无线传感器网络异常节点检测算法

针对无线传感器网络（WSN）中传感器自身安全性低、检测区域恶劣及资源受限造成节点采集数据异常的问题,提出一种基于图信号处理的WSN异常节点检测算法。首先,依据传感器位置特征建立K-近邻（KNN）图信号模型;然后,基于图信号在低通滤波前后的平滑度之比构建统计检验量;最后,通过统计检验量与判决门限实现异常节点存在性的判断。通过在公开的气温数据集与PM2.5数据集上的仿真验证,实验结果表明,与基于图频域异常检测算法相比,在单个节点异常情况相同条件下,所提算法检测率提升7个百分点;在多个节点异常情况相同条件下,其检测率均达到98%,并且在网络节点异常偏离值较小时仍具有较高的检测率。     

无线传感器网络中基于虚拟力的覆盖算法

在无线传感器网络的很多应用场景中,大量的传感器节点被任意播撒在被监测区域内,形成很多覆盖空洞,对无线传感网络的感知、监测和数据采集能力造成很大影响。为了解决无线传感器网络中的覆盖问题,提出了一种基于虚拟引力的覆盖算法。首先,根据虚拟引力产生的约束条件和引力大小,一种扩大网络覆盖范围的算法被提出,算法分析证明这种算法能够减少覆盖空洞;第二,提出了维持邻居节点连通性的方法;第三,提出一种覆盖感兴趣区域的算法。仿真结果表明,这种算法既能提高网络的覆盖能力,又能减少传感器节点的移动距离。     

无线传感器网络中基于能量检测的定位研究

在许多无线传感器网络的应用中,节点定位是其关键技术之一,而定位精度的高低在很大程度上取决于距离测量的精度。针对射频信号受各种干扰影响而出现测距不精确的问题,该文对能量检测采用改进的限幅平均滤波方法,校正测量的节点间点到点的距离,并优选信标节点,最后用加权最小二乘法进行定位。实验及仿真结果表明,本定位算法可以提高测距精度...     

Distributed fault detection in industrial system based on sensor wireless network

In metal cutting processes, an effective monitoring system, based on a suitably developed scheme or set of algorithms can maintain machine tools in good condition and delay the occurrence of tool wear. In this paper, an approach is developed for fault detection based on a distributed system. Firstly, identifying of sensor instrumentation system is responsible for the signal processing and the system fault information. Secondly, the sensor wireless networks are used to transmit the data (lower layer) to or receive the commands from the computer center (top layer). Thirdly, the computer center at the top layer will monitor the overall system and generate the alarm signals or the commands when the faults occur.     

无线传感器网络中基于路径序列检测的安全机制

针对无线传感器网络(WSN)中容易受到的攻击的问题,提出一种新的基于路径序列检测的安全机制。该机制通过构建合理的路径序列并进行安全验证来实现数据包的路由规则检测及上一跳节点的身份认证,保证路由规则的正确性和数据的真实性。经过性能分析和仿真实验表明该机制在网络规模增加的情况下攻击检测失效的概率不会降低,所提策略能有效地检测出恶意篡改数据传输路径的路由攻击,提升无线传感器网络的安全性。     

基于无线传感器网络的入侵检测系统设计

设计了具有磁场传感器的传感器网络硬件节点,从元器件选择到硬件电路设计均体现了无线传感器网络低功耗的特点,同时对磁场传感器的输出信号进行详细测试和深入分析。该节点可以对进入其监测区域的具有铁磁特性物质,如车辆、坦克和装甲车等目标实现有效检测并报警。针对传感器节点处理器和能量资源有限的特点,设计了简单有效的入侵检测算法,并在实验平台上验证了节点和算法设计的可行性和有效性。     

基于变宽直方图的无线传感器网络异常数据检测算法

数据的准确性是衡量无线传感器网络(WSN)性能的重要指标,异常数据检测是无线传感器网路面临的关键问题和主要挑战。提出了一种基于变宽直方图的异常数据检测算法,通过数据聚合的方式将网络中的动态感知数据聚合成变宽的直方图来准确检测出异常数据,同时避免不必要的数据传输。对算法的性能进行了理论分析,并基于真实大规模无线传感器网络系统数据进行了实验评估,结果表明算法具有很高的准确率,并有效降低了网络通信开销。     

基于Voronoi图的无线传感器网络覆盖空洞检测算法

针对无线传感器网络(WSN)中节点随机部署或部分节点能量耗尽带来的覆盖空洞(CH)问题,提出了一种基于Voronoi图的覆盖空洞检测算法。该算法利用节点的位置信息在覆盖区域范围内构建Voronoi图,通过计算每个Voronoi区域内的节点到该区域的顶点和边的距离来判断是否存在覆盖空洞,标识覆盖空洞的边界节点。仿真实验评估了不同节点分布密度、不同感知半径对空洞平均检测时间、平均能耗的影响,并与路径密度(PD)算法进行比较。实验结果表明所提算法在空洞平均检测时间和节点平均能耗两个方面均有10%左右的提升,对进一步延长网络生存期具有重要价值。     

无线传感器网络入侵检测研究

首先分析了无线传感器网络的主要特点;然后对无线传感器网络中的入侵检测方案进行分类论述,着重阐述了典型的入侵检测算法并作了详细的分析比较;最后对无线传感器网络中的入侵检测技术进行总结,并指出了一些亟待解决的问题。     

基于双向循环生成对抗网络的无线传感网入侵检测方法

针对无线传感器网络（WSN）入侵检测方法在离散高维特征的不平衡数据集上检测精度低和泛化能力差的问题,提出一种基于双向循环生成对抗网络的WSN入侵检测方法 BiCirGAN。首先,引入对抗学习异常检测（ALAD）通过潜在空间合理地表示高维、离散的原始特征,提高对原始特征的可理解性。其次,采用双向循环对抗的结构确保真实空间和潜在空间双向循环的一致性,从而保证生成对抗网络（GAN）训练的稳定性,并提高异常检测的性能。同时,引入Wasserstein距离和谱归一化优化方法改进GAN的目标函数,以进一步解决GAN的模式崩坏与生成器缺乏多样性的问题。最后,由于入侵攻击数据的统计属性随时间以不可预见的方式变化,建立带有Dropout操作的全连接层网络对异常检测结果进行优化。实验结果表明,在KDD99、UNSW-NB15和WSN＿DS数据集上,相较于AnoGAN、BiGAN、MAD-GAN以及ALAD方法,BiCirGAN在检测精确度上提高了3.9%～33.0%,且平均推断速度是ALAD方法的4.67倍。     

WSN中一种新的基于重复博弈的入侵检测研究

当物联网中存在攻击节点时, 目前的研究方法对其无约束作用。为了解决这一问题, 提出了一种带惩罚机制的基于重复博弈的入侵检测模型。首先分析节点的本次攻击行为对后续收益的影响, 在此基础上建立了一种惩罚机制, 通过这种机制, 节点选择攻击的概率将大大降低; 其次结合模型分析了节点对将来利益的重视程度, 以及入侵检测率对结果的影响。仿真结果表明, 当网络中存在攻击节点时, 该模型能有效遏制节点攻击。     

传感器网络中基于时钟偏移的伪造节点攻击检测技术

研究一种基于时钟偏移的传感器网络中伪造节点攻击被动式检测技术。以节点之间的时钟同步数据作为输入,构建相对发送/接收时间差序列,提取数据发送源的相对时钟偏移。在此基础上,提出了DSNA（detect spoofed node attack）算法,通过检测相对发送/接收时间差序列异常识别伪造节点攻击,进一步在确定了攻击模式的基础上,对不同节点所发送的同步数据进行分类并提取时钟偏移作为指纹识别出伪造节点。在真实传感器网络环境下对检测技术进行了验证,结果表明该方法可以在被动方式下,快速准确地实现对伪造节点攻击的检