能量有效的无线传感器网络协同覆盖

在节点随机分布的无线传感器网络目标覆盖中,考虑到单个节点有时难以完成对目标的感知,利用节点的概率感知模型和漏检率的概念,提出了节点协同覆盖的思想,并建立了协同覆盖模型;详细分析并推导了协同覆盖感知概率、节点数目和节点参与协同覆盖的最低感知概率之间的关系;在协同覆盖模型的基础上,考虑节点能量消耗的因素,设计了优化网络使用寿命的协同覆盖算法ECTC;仿真结果表明,该算法在改善网络感知概率的同时,延长了网络的使用寿命。     

基于改进NSGA-Ⅱ的无线Ad-hoc网络任务调度算法

针对无线Ad-hoc节点的移动性和易失效性导致的任务完成效率降低的问题,提出了一种无线Ad-hoc网络任务调度的多目标优化算法(MOTA).该算法在追求最短的任务完成时间的同时,还考虑到节点的失效概率和能耗.它避免将任务分配到失效率较高的节点上执行,从而有效地降低了节点的失效对任务执行的影响.仿真分析表明,该算法能够有效地平衡任务完成时间最小化、任务完成概率最大化及能耗最小化的目标.与传统任务调度算法相比,其仿真实验取得了更好的结果.     

基于可靠连通支配集的高效虚拟骨干网构建算法

在概率性无线传感器网络模型中,提出了一种基于可靠连通支配集的高效虚拟骨干网构建算法(EVBP-RCDS).在删除网络中低于节点递交概率阈值的连接基础上,通过递减节点递交概率和对比节点递交概率有效度(EDDP)之和构建出所提出的可靠连通支配集;非支配节点选取与其相邻的拥有最高递交概率的支配节点传输数据.仿真实验表明:与现有文献中的两种算法相比,EVBP-RCDS算法能高效扩展网络生存时间和降低网络延迟.     

节点不对称转移概率的网络社区发现算法

社区发现是当前社会网络研究领域的一个热点和难点,现有的研究方法包括：（1）优化以网络拓扑结构为基础的社区质量指标;（2）评估节点间的相似性并进行聚类;（3）根据特定网络设计相应的社区模型等.这些方法存在如下问题：（1）通用性不高,难以同时在无向网络和有向网络上发挥出好的效果;（2）无法充分利用网络的结构信息,在真实数据集上表现不佳.针对上述问题,提出一种基于节点不对称转移概率的网络社区发现算法CDATP.该算法通过分析网络拓扑结构来设计节点转移概率,并使用random walk方法评估节点对网络社区的重要性.最后,以重要性较高的节点作为核心构造网络社区.与现有的基于random walk的方法不同,CDATP为网络中节点设计的转移概率具有不对称性,并只通过节点局部转移来评估节点对社区的重要程度.通过大量仿真实验表明,CDATP在人工模拟数据集和真实数据集上均比其他最新算法有更好的表现.     

无线传感器网络基于权值的极小支配集路由算法

在无线传感器网络设计中,为节约系统能量、延长网络寿命,提出了基于权值极小支配集路由算法(Minimal dominating set with weight,WMDS).该算法的路由搜索主要集中在生成的支配集及网关节点内.当网络中少数节点发生变化时,只需个别相关节点更新它们的状态,不需要网络中所有节点重新计算支配集.考虑到网络内传感器节点能量分布均衡,各节点可以轮换充当支配点,支配点的数据融合可以减少传输信息包的数量.仿真实验表明,WMDS算法能得到较小的支配集,从而有效减少网络广播过程中的转发节点数,节省了网络资源.路由算法明显减少了信息包传输的数量,均衡了各节点的能量消耗,有效地延长了网络的寿命.     

无线传感器网络中基于遗传算法的优化覆盖机制

覆盖作为无线传感器网络应用的一个基本问题．反映了网络监测和实现目标跟踪的质量效果．针对传感器节点的高密度部署情况,研究了工作节点集选取问题．提出两种基于加权遗传算法和基于约束遗传算法的优化覆盖机制．根据生成的适值函数进行遗传算法操作．并计算传感器网络充分覆盖区域所需的近似最优工作节点集．仿真结果表明该算法能快速收敛于最优解．完成工作节点集的优化选取,从而降低网络冗余,延长网络生存时间．     

一种连通性覆盖的无线传感器网络节点调度算法

研究传感器节点随机部署于监测区域内,无节点地理位置信息情况下,如何能量有效地保证网络的通信连通与感知覆盖;节点采用基于概率的联合感知模型。提出CDS-based SSCA算法,其为一种基于连通支配集构造树的节点调度机制,每个节点根据剩余能量和与父节点的距离来设置等待时间及成为候选节点优先级。模拟实验结果显示,本算法能够能量有效地满足感知覆盖和连通覆盖要求;与ASW算法相比较,工作节点个数较少,网络生命周期明显延长,降低了网络整体耗能。     

一种改进的LEACH模型及其仿真分析

为了最大限度地延长无线传感器网络生命周期,对无线传感器网络传统路由算法低功耗自适应聚类LEACH进行改进,改进后的算法命名为LEACH-EC.在广播阶段选取簇头节点时引入高概率选取机制,根据节点的剩余能量和节点的集中度选取簇头节点,选取的簇头节点兼顾了节点剩余能量和节点分布状况.实验结果表明,LEACH-EC算法选取的簇头节点性能较优,能有效地减少簇内节点传输能量消耗.因此,LEACH-EC算法能够均衡无线传感器网络能耗负载,延长无线传感器网络生命周期     

分布式WSN联合概率覆盖节点调度算法

利用概率覆盖探测模型,提出了一种分布式的基于联合概率覆盖的节点调度算法。节点在本地通过与其一跳邻节点的信息交互,获取本地节点所在区域的所有覆盖匹配集,根据邻节点的工作状态判断本地所在区域被概率覆盖情况;最后,节点将根据判断结果调度本地节点进入工作状态或休眠状态。仿真结果表明,该算法执行效率高于CCP和DPCP算法,能够在保证网络概率覆盖前提下,关闭大量冗余节点,保证网络工作节点数目稳定,延长了网络寿命。     

基于中继节点的多跳CR Ad Hoc网络广播算法

针对避免广播冲突的CR Ad Hoc网络的分布式广播协议广播成功率低和基于选择性广播信道集的低延迟广播算法广播冲突率高的问题，提出基于中继节点选择的多跳CR Ad Hoc网络广播算法。根据节点可用信道集的大小和基于邻居度的转发概率选取中继节点，并对相应中继节点的可用信道集随机左移，在保证一定广播成功率、广播时延和广播冲突率的前提下，降低节点转发率，减少网络中的冗余信息；建立综合评价函数对广播算法的综合性能进行了定量分析；给出广播冲突概率推导。仿真结果表明，该算法与分布式广播协议相比，提高了广播成功率，降低了广播时延；与低延迟广播算法相比，降低了节点转发率和广播冲突概率。根据综合评价函数，该广播算法的综合性能更好。     

无线传感器网络的任意覆盖率节点配置

研究了任意覆盖率下的无线传感器网络分布式节点自动配置问题. 首先, 针对正六边形拓扑架构下的网络覆盖, 给出了节点密集分布条件下的覆盖率与相邻工作节点间距的解析关系, 从而得到了理想条件下部分覆盖的最优节点配置. 考虑到实际系统中有限的节点密度和节点的随机分布, 进一步提出了一种可以在此条件下实现任意覆盖率的部分覆盖协同优化算法(Optimized collaborative partial coverage, OCPC). OCPC通过节点间的动态协同唤醒最接近于理想配置的工作节点并使其他节点睡眠以节省能量. 以尽可能少的工作节点达到网络的覆盖和连通需求并降低网络的能耗, 进而达到网络的感知任务和能量消耗的有效折衷. 仿真表明, OCPC可以有效地实现任意期望覆盖率下的网络配置并保持网络连通, 同时, 与经典覆盖算法PEAS (Probing environment and adaptive sleeping)和OGDC (Optimal geographic density control)相比, 在网络的节能方面也具有明显的优越性.     

基于鱼群算法的无线传感网络覆盖优化策略*

无线传感网络是能量受限的网络,有效覆盖和能耗是衡量其性能的两个重要指标。将最大化网络覆盖率和最小化工作节点数作为网络优化目标,建立了网络覆盖优化的数学模型,并利用鱼群算法并行寻优、收敛快速的特性,提出了一种基于鱼群算法的覆盖优化策略。仿真实验表明,该算法能求解最优覆盖工作节点,并可以改进网络节点调度的实时性。     

基于潜艇深度的水下传感器网络部署

针对三维水下无线传感器网络在反潜方面的应用,利用潜艇出现深度信息的先验概率模型,提出一种基于潜艇深度的部署算法。节点采用均匀部署,依据潜艇可能出现的深度信息,对潜艇出现概率较大的区域,休眠较少的节点,增大活跃节点的密度,提高覆盖率;对其它区域,增加休眠节点的数目,以减小活跃节点的密度,降低覆盖率。仿真结果表明,本算法可以在保证较高覆盖质量的前提下,降低网络的整体能耗,延长网络生存时间。     

WSN中基于能量的分布式覆盖控制算法

针对无线传感器网络中节点密度过大、节点剩余能量不均等问题,设计一种基于节点剩余能量的分布式覆盖控制算法,基于概率覆盖模型,按目标区域内节点剩余能量从小到大的顺序,依次通过计算各个节点的区域覆盖概率判定其冗余性,并使冗余节点转入休眠状态。仿真结果表明,该算法能有效降低网络中节点冗余度,延长网络生存时间。     

一种基于数据融合的传感器网络部署方案*

采用基于指数衰减的概率感知模型来研究数据融合对覆盖性能的影响,提出节点的虚拟半径概念以量化表示数据融合对覆盖性能的改善效果,同时提出了融合覆盖和虚拟部署的概念。提出了一种基于正多边形方式的规则虚拟部署方案,分析了该部署方案对节点部署密度的影响。理论分析表明,虚拟半径内参与融合的传感节点的个数不能超过6,否则数据融合技术就不能减小传感节点的部署密度。同时也分析了节点在随机分布情况下的覆盖调度情况,提出了一种改进的基于虚拟半径的覆盖调度算法。实验表明,基于指数衰减感知模型的数据融合方案能有效地提高传感器网络的     

无线传感器网络部分覆盖算法及连通性研究

研究了无线传感器网络在部分覆盖下的节点配置及网络连通性问题。首先,基于最优正六边形拓扑架构,给出了节点密集分布条件下的覆盖率与相邻工作节点间距的解析关系,并在已有的最优完全覆盖算法OGDC的基础上进行了扩展和改进,从而得到了一种新的网络节点配置算法EGDC（Extended OGDC Algorithm）。该算法可以有效地选择出合适的工作节点以达到任意给定覆盖率下的部分覆盖。此外,还给出了一种检验和评价网络连通性的方法,通过该方法可以对网络的连通性进行量化分析,并给出了一项评价网络连通性的指标。仿真表明,EGDC可以有效地实现任意期望覆盖率下的网络配置并保持网络的连通。     

基于和声搜索算法的无线传感器网络多重连通覆盖

连通与覆盖是传感器网络的重要问题,对传感器网络的服务质量有重要影响。对给定候选位置中选择最少数量的位置放置传感器节点来保证监测目标的多重覆盖和传感器节点之间的多重连通问题进行研究,提出一种基于改进和声搜索算法的节点部署策略。算法以放置节点的数量、监测目标的多重覆盖和节点的多重连通为优化目标,在和声搜索算法中一方面加入学习自动机增强算法参数的自适应性,另一方面通过对算法求解过程中优秀解的再利用,增强了算法的优化效率。为了对比算法性能,提出了一种基于贪婪算法的节点部署策略。仿真结果显示,提出的改进和声搜索算法优于提出的贪婪算法和原始和声搜索算法,证明了算法的有效性。     

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。