一种WSN栅栏间隙修复优化方法

无线传感器网络栅栏覆盖对目标穿越保护区域时进行有效监测,如果栅栏出现间隙可能会使监测失效,因而需要及时修复。现有的栅栏间隙修复方法存在可移动节点的总移动距离长导致代价高的问题。本文提出一种WSN栅栏间隙修复优化方法,将实际节点拓扑图转化为可移动节点数量需求拓扑图,利用KSP算法计算修复栅栏间隙需要的最少可移动节点数量,采用匈牙利算法派遣可移动节点,并对修复路径进行优化,使可移动节点修复栅栏间隙的移动距离总和最短。仿真实验结果表明该方法能够花费较小代价完成栅栏间隙的修复工作。     

一种基于最优匹配的低能耗栅栏修复方法

无线传感器栅栏覆盖通常被应用于室外环境,用来监测特定区域。由于传感器自身原因或外界环境影响,栅栏覆盖易被破坏,高效且低能耗的栅栏修复算法尤为重要。本文提出了一种基于最优匹配的低能耗栅栏修复方法(Low-Power Barrier Coverage Repair Method Based on Optimal Match,BCR-OM),该方法首先遍历栅栏搜索栅栏间隙;然后计算完整修复栅栏间隙时,所需要的可移动传感器节点的最小数量;随后利用传感器节点构建栅栏间隙修复路径;最后利用Hungarian算法得出节点的最佳派遣方案,将节点派遣至对应位置,完成栅栏间隙修复。通过仿真实验验证,当栅栏间隙长度为300 m时,本文方法修复栅栏消耗的能量仅为Optimal算法消耗能量的57%,且栅栏修复率比Optimal算法高出近8%,减少能耗的同时有效提高了栅栏修复率。     

一种水面WSN弱栅栏覆盖方法研究

无线传感器网络栅栏覆盖在水面与陆地场景中存在较大差别,在水面覆盖栅栏需要考虑节点受外界因素影响导致位置漂移等问题。目前大量的研究都是针对陆地应用场景而很少研究水面栅栏覆盖,因此提出一种水面WSN弱栅栏覆盖方法（A method of WSN weak barrier covering for water surface WBWS）,由于在部署传感器节点时已经形成一些子栅栏段,因此首先在部署区域中搜索已经形成的子栅栏,然后利用匈牙利算法派遣可移动节点拼接子栅栏完成弱栅栏的构建,且保证该过程中移动节点移动距离之和最小,最后研究了水面栅栏的维护问题。实验结果表明该方法能够有效的构建弱栅栏且能耗较低。     

一种低能耗的有向传感器网络强栅栏构建方法

无线传感器网络栅栏覆盖在入侵攻击、目标隔离等领域发挥着巨大的作用,然而目前基于有向传感器节点的栅栏构建和间隙修复方法都需要消耗大量的能量且构建率不高,这无疑会大幅降低栅栏生存时间、提高网络部署成本,针对上述不足,提出一种低能耗的有向传感器网络强栅栏构建方法,该方法首先搜寻节点部署后自然形成的子栅栏,然后通过旋转子栅栏到合适的位置,完成栅栏的初步构建,由于子栅栏旋转拼接后仍存在间隙,本文利用改进的匈牙利算法派遣可移动节点到栅栏的间隙处,使得以最低的移动能耗完成栅栏间隙的修复和构建。实验结果表明提出的方法较EEBR栅栏构建方法的栅栏构建率提高了5.7%,栅栏构建能耗降低了12.9%。     

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.     

一种节点混合运动的有向传感器网络强栅栏构建方法

有向传感器网络栅栏覆盖在入侵检测方面发挥着重要作用,现有的有向传感器网络栅栏构建方法存在节点利用率不高、栅栏构建率低等问题。本文设计了一种节点混合运动的有向传感器网络强栅栏构建方法,构建时先将节点沿着部署线进行部署,完成初始子栅栏节点和冗余节点的归类,随后对间隙处节点进行旋转以拼接子栅栏,无法拼接的间隙需要建模以寻找栅栏间隙待修复位置,使用Hungarian算法对冗余节点的派遣方式进行优化,以更低能耗使冗余节点移动到待修复位置,完成最终的构建工作。仿真实验表明,该方法对于增加节点利用率,提高栅栏构建率具有较好的性能。     

分布式Delaunay三角剖分在栅栏覆盖中的应用

提出了一种有效的双向边分布式造构Delaunay三角剖分拓扑图算法（MEDDEL）,该算法仅利用一跳邻居节点的信息,高效构造MEDDEL拓扑图,避免了大量通信代价和能量消耗。然后给出了MEDDEL拓扑图下支撑值计算的证明。最后在传感器能量模型和MEDDEL拓扑图下,利用分布式最佳覆盖路下的最短穿越和最小能耗算法（SMBCP）解决无线传感器网络中栅栏覆盖最佳路径的问题。仿真实验结果分析表明,与RNG、GG、PLDEL、UDEL、DEL相比较,在MEDDEL拓扑结构下寻找到路径支撑值最小的情况下,运行SMBCP算法能找到最佳覆盖路径下的最短穿越路径和最小能耗路径。     

基于集合最大流算法的WSN栅栏修复方法研究

无线传感器网络栅栏覆盖在入侵检测方面发挥着重要作用,如何修复栅栏间隙是该领域重点研究问题之一。栅栏将监测区域划分为二部分,任何入侵目标从一个区域穿越到另外一个区域都会被栅栏中至少一个传感器节点监测到。栅栏中的节点由于某些原因过早死亡导致栅栏出现间隙,监测目标可以通过间隙而不被栅栏监测到。提出一种利用移动节点修复栅栏间隙的方法,该方法采用基于集合的最大流算法计算出能修复间隙的数量并且具有较高的效率,然后利用移动节点修复栅栏,修复过程中,移动节点的总移动距离最短。最后仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于重叠感知比的强栅栏覆盖构建算法

研究了有向传感器网络中强栅栏覆盖问题。分析如何高效地利用可移动传感器填充栅栏间隙并与固定传感器形成强栅栏。引入重叠感知比OSR（Overlap-Sense Ratio）概念,基于OSR对随机部署后形成的强连通簇内节点进行调节。采用有向栅栏图DBG（Directional Barrier Graph）对栅栏覆盖问题建模,将可移动传感器填充栅栏间隙问题转化为二部图赋权匹配问题。提出基于重叠感知比的强栅栏覆盖构建OSR-SBC（Strong Barrier Construction algorithm based on OSR）算法。仿真实验验证了OSR-SBC算法的高效性。     

一种新型的分布式弱栅栏构建与移动算法

在传感器网络栅栏覆盖的研究中,针对如何减少移动节点带来的损耗,本论文提出了一种全新的分布式弱栅栏覆盖算法(Kuhn Select-box Distribute Exponential-smoothing,KSDE)。算法将弱栅栏覆盖中的栅栏模型化成若干个槽位相连接的方式,引入图论学中的库恩匹配(Kuhn.Munkras,KM)方法,完成槽位和节点集合之间的最小路径匹配,选出参与匹配的节点,进行弱栅栏的构建。为了进一步优化栅栏的闭合性,通过仿真调整分区的规模,找到最佳的分区方案。通过大量实验分析,KSDE可以在保证一定闭合性的前提下,大幅减少节点的平均移动距离。     

无线传感器网络栅栏覆盖改进

栅栏覆盖是无线传感器网络中的研究热点,鉴于移动节点的高昂造价以及在移动过程中的巨大能耗,针对高效节能的修复栅栏漏洞问题进行研究.建立静止节点的权重图,并利用迪杰斯特拉算法(Dijkstra)寻找所需最少数目的移动节点和构建栅栏覆盖的最短路径.根据构建栅栏覆盖的最短路径和基于路径上的每个栅栏漏洞所需的最少移动节点,将栅栏漏洞划分为简单情况和一般情况,借助于最大权匹配算法(Kuhn-Munkres)求解移动节点的最短移动距离.仿真实验表明,所提出算法明显减少了移动节点的移动距离,实现了栅栏覆盖.     

能耗均衡的移动传感器节点派遣算法

在混合无线传感器网络中,移动传感器节点最耗能的操作是移动,如何减少移动传感器节点的移动距离同时能让其完成任务是一个富有挑战性的研究课题。本文提出了一个移动传感器节点的派遣算法,旨在均衡各个移动传感器节点的移动负载,并且能按优先级响应事件地点,适用于任意数量的移动传感器节点和事件地点的情况。当移动传感器节点数量大于事件地点数量时,将其转化为一个带权完全二分图上的最大匹配问题。当事件地点数量大于移动传感器节点的数量时,本文提出的算法先将事件地点聚类分簇,然后派遣移动传感器节点到各个簇中分别完成访问任务。为了减少传感器节点之间的消息传输量,本文在集中式算法的基础上又提出了一个分布式算法。仿真实验结果表明本文提出的分布式算法能有效降低传感器节点之间的消息传输量,算法能够使得整个混合无线传感器网络的生存寿命延长20%左右。     

基于改进蚁群算法的无线传感器网络栅栏覆盖优化研究

在无线传感器网络栅栏覆盖研究中,如何调度已部署的传感器节点构建栅栏并延长网络生存时间已成为热点问题。研究了满足Poisson分布的静态无线传感器网络强K-栅栏覆盖问题。将部署区域划分为a个子区域,相邻子区域之间形成一定的缓冲区域,在每个子区域利用偏离角蚁群算法构建多重栅栏。最后通过调度算法延长栅栏生存时间。仿真实验结果验证了算法的收敛速度快且栅栏生存时间长等特点。     

移动传感器k栅栏覆盖研究

在随机部署的无线静态传感器网络中,为保证监控区域的栅栏覆盖而需要大量的节点,从而导致节点之间覆盖区域相互重叠,产生覆盖冗余。通过利用移动传感器节点重部署的能力,可以使用少量的节点保证监控区域的栅栏覆盖。针对1栅栏覆盖问题,提出了基于集中式再部署算法CBarrier的改进算法MCBarrier。通过将监控区域划分为若干片段区域,分别进行栅栏覆盖,并设计基于分治算法的k栅栏覆盖构建算法kMCBarrier。实验表明:MCBarrier算法与kMCBarrier算法能量高效的实现栅栏覆盖,且kMCBarrie算法具有良好的扩展性。     

基于Voronoi图的无线传感器网络栅栏覆盖算法设计

针对无线传感器网络中栅栏构建的问题,提出了一种基于监测区域Voronoi图划分的无线节点栅栏构建算法。仿真结果显示,网络中无线节点部署地越多,栅栏形成的可能性和组建栅栏的节点平均数量也会随之增加。该算法能够在无线传感器网络节点覆盖密度较低且不均,已经形成了少量栅栏空洞的情况下快速实现监测区域的栅栏覆盖,但空洞修复还需要进一步研究。     

一种能耗优先的WSN路由空洞修复方法研究

无线传感器网络数据传输过程中节点负载不均衡,容易导致某些节点过早死亡从而出现网络路由空洞,这会对网络拓扑结构造成毁灭性的破坏,甚至导致网络功能失效。针对该问题提出一种能耗优先的WSN路由空洞修复方法RVREP(A WSN Routing Void Repair method based on Energy Priority),首先研究了两种空洞查找方法,然后提出网络路由空洞完全修复的判断方法,最后利用匈牙利算法派遣可移动节点完成网络空洞修复。实验结果表明该方法遵循能耗优先准则在修复网络路由空洞方面具有优秀的性能,且修复后能够使网络的平均生存时间延长2.3倍。     

一种分区的全向传感器栅栏覆盖构建算法

栅栏覆盖是传感器网络覆盖控制的研究热点之一.提出一种全向传感器栅栏分区构建算法(FCOIS).算法中节点采取全向传感器感知模型,依照节点初始分布状态划分子区域,使每个子区域内节点个数尽量相等,并根据每个子区域内节点的分布情况确定栅栏的形成区间.在每个子区域内,依照从左至右的顺序构建栅栏,当各子区域的栅栏构建完毕后,采用贪婪算法对相邻子区域间栅栏的空隙进行填充.仿真结果证明该算法能够以较低的总能耗、平均能耗构建栅栏,显著节省了节点的使用数量与通信开销.     

无线传感器网络备份路径分簇算法

在路由协议中利用分簇技术可以提高无线传感器网络的可扩展性。针对无线传感器网络(WSN)中分簇算法的不足,提出了基于备份节点策略的EDC算法,传感器节点在其簇头失效后仍可以通过其备份路径传输数据。通过OMNeT++平台上的仿真实验表明,EDC在网络重建时间、失效节点数量较其他WSN协议有明显的改善。     

基于Voronoi的无线传感器网络栅栏覆盖策略

在栅栏覆盖研究中,针对节点部署区域存在无法被监测到的穿越路径的问题,将[Voronoi]图引入栅栏覆盖,划分整个部署区域,提出了基于[Voronoi]图的无线传感器网络栅栏覆盖策略,并监测部署区域是否存在栅栏覆盖空洞,以决定节点是否通过有限移动重新部署空洞区域,实现了对栅栏部署区域的有效覆盖。仿真实验结果表明,该算法提高了对监测区域的覆盖质量,以较低能耗和较少节点构建栅栏,达到预期覆盖要求。     

基于分簇算法的传感器网络大数据传输优化方法

为解决由于传感器网络中节点距离长、部署复杂程度高,导致数据传输不稳定、耗能大的问题,提出了基于分簇算法的传感器网络大数据传输优化方法。结合传感器参数和覆盖范围计算出动态簇头和簇成员间距离,总结出最优动态簇头数量,提高能量利用率。通过最小路径法判定初始节点,计算直接传输及间接传输方式的节点能耗,根据二者对比结果选择耗能最小的传输路径,实现数据的传输优化。仿真分析结果表明,所提方法平均需要26次即可完成80个传感节点数据信息的传输工作,在传输轮数为160时传输节点数量为750,传感器耗能为260kwh。所提方法耗能更低、传输效率更快,在多个方面优化了大数据传输性能。