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。     

移动无线传感器网络k-栅栏覆盖构建算法

研究了节点无移动能力的静态传感器网络中的栅栏覆盖问题.考虑在传感器节点具有有限移动能力时,如何构建k-栅栏覆盖的问题:首先定义了1-栅栏覆盖最小移动距离和问题(1-barrier coverage min-sum of moving distance,简称1-BCMS).在网格划分模型情况下,将1-BCMS问题近似为1-网格栅栏最小移动距离和问题(1-grid barrier min-sum of moving distance,简称1-GBMS).给出了1-GBMS问题的整数线性规划描述,证明了其是NP-hard的;然后提出了1-GBMS问题的近似算法——CBGB(constructing baseline grid barrier)算法,能量高效地构建1-栅栏覆盖.仿真实验结果表明,CBGB算法的求解结果与最优解接近.最后,提出了一种基于分治策略的k-栅栏覆盖构建算法.该算法极大地降低了通信和计算开销.仿真实验验证了该算法的有效性和可扩展性.     

无线视频传感器网络β-QoM目标栅栏覆盖构建算法

针对传统无线视频传感器网络（WVSN）目标栅栏因捕获图像宽度过小而导致的入侵检测失效问题,提出一个能确保捕获不小于β监测质量（β-QoM）的无线视频传感器网络β-QoM目标栅栏覆盖构建（WβTBC）算法。首先,建立视频传感器β-QoM区的几何模型,并证明了所有相邻视频传感器β-QoM区相交的目标栅栏捕获的入侵者图像宽度必大于等于β;然后,在对WVSN最优β-QoM目标栅栏覆盖建立线性规划模型的基础上,证明了它是一个NP-hard问题;最后,为了获得该问题的次优解,设计了一个启发式算法WβTBC。根据传感器间的逆时针β邻居关系建立WVSN的有向图,并采用Dijkstra算法在WVSN中搜索β-QoM目标栅栏。实验结果表明,WβTBC算法能有效构建β-QoM目标栅栏,且分别比螺旋外围外覆盖（SPOC）、螺旋外围内覆盖（SPIC）及目标栅栏构建（TBC）算法节省了23.3%、10.8%和14.8%的传感器节点。此外,在满足入侵检测要求的前提下,β值越小,WβTBC算法构建β-QoM目标栅栏的成功率越高,形成栅栏的节点越少,WVSN进行β-QoM入侵检测的工作周期越长。     

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.     

栅栏覆盖最大化生存周期调度算法

栅栏覆盖是近年来无线传感器网络的研究热点之一,如何延长生存周期是无线传感器网络研究的一个重要问题。针对无线传感器网络的栅栏覆盖应用,设计了两种最大化网络生存周期的调度算法:集中式的Greedy调度算法和分布式的DBCS调度算法。仿真实验表明:两种算法显著地延长了网络的生存周期;在较稀疏的网络中,DBCS算法与Greedy算法性能接近,分布式的DBCS算法适合应用于大规模传感器网络。     

无线传感器网络山地三维环状栅栏覆盖算法

针对三维空间下山地中无线传感器网络(WSNs)的栅栏覆盖问题,提出了一种基于等位区域的环状栅栏构建算法.仿真结果表明:当网络中部署的无线传感器节点个数越多,构成环状栅栏的节点数量越多,但实际长度越短;反之,构成环状栅栏的节点数量较少,但实际长度却越长.所提算法能够在山体的等位区域中形成环状栅栏,但当部署的无线节点密度较...     

Voronoi图在无线传感器网络栅栏覆盖中的应用研究*

Voronoi是计算几何学中的一个重要图结构,将其引入到无线传感器网络的覆盖控制中,特别是栅栏覆盖(barrier coverage)的研究中有着极其重要的指导意义.利用Voronoi图的划分,可快速搜索出传感器网络中的覆盖漏洞,在仅考虑邻近传感器节点影响的宽松覆盖要求下,论证出利用该图生成的最小暴露进攻轨迹逼近于理想情况;但由于Voronoi的划分仅仅是一种粗略的轨迹线段的集合,会造成该方法对网络拓扑情况相当敏感,这将一定程度上限制其应用范围.     

基于移动无线传感器节点的栅栏覆盖研究

栅栏覆盖可用于入侵检测。研究具有有限移动能力的无线传感器节点在狭长区域中的栅栏覆盖问题。首先将狭长区域划分成网格,然后将移动节点和基准栅栏上的网格中心点构成二部图。基于二部图理论对1-栅栏覆盖问题进行数学描述,提出基于拍卖算法的1-栅栏覆盖算法(A1-BCA),并与基于匈牙利算法的栅栏覆盖算法进行性能比较。仿真结果表明A1-BCA算法在传感器节点较多时,优化性能好于匈牙利算法。     

一种高效强K—栅栏覆盖构建算法

K－栅栏覆盖是无线传感器网络覆盖控制的研究热点之一。本文构建了强栅栏覆盖模型,提出了分区强K－栅栏覆盖构建算法PMNSB,用最少的节点形成强栅栏。首先把监控区域分成多个子区域,通过匈牙利算法选用移动距离之和最少的网格集合为基准1－栅栏覆盖,缺少移动节点的子区域,选择附近区域的剩余移动节点修补形成1－栅栏覆盖。水平相邻的两个子区域之间构建竖直栅栏,这些1－栅栏合起来构成强K－栅栏覆盖。仿真结果证明了该方法的有效性,本文的研究对提升无线传感器网络的性能具有重要的理论与实际意义。     

无线视频传感网络k-栅栏实时覆盖算法

在多目标入侵的场景下,由于入侵时间的不确定性,传统栅栏覆盖方法中有些传感节点并未覆盖目标却一直保持工作状态,造成额外能量损耗的同时降低了覆盖效果.针对该问题,提出了实时旋转传感节点实现k栅栏覆盖的算法(VSRA:Vi?sual Sensors Rotating Algorithm),将整个监测区域划分为不同分区,在有入侵的分区,实时将传感节点向权值较大的感知方向旋转从而在满足一定k栅栏覆盖要求的同时达到提高节点利用率的目的.仿真结果表明,VSRA能提高覆盖性能,延长网络生存周期.     

能量有效的三维无线传感器网络覆盖算法

无线传感器网络通常都工作在三维空间中,因此需要三维空间中的覆盖算法。结合三维空间的特点对二维空间内的覆盖算法SGA进行改进,在此基础上提出一种三维空间的覆盖算法——SSG算法,该覆盖算法的优点是不依赖于节点位置信息,并通过仿真实验给出了覆盖质量分析。     

一种基于行为的无线传感器网络覆盖优化方法

在含有移动节点的混合无线传感器网络中,为优化网络覆盖性能,基于包容式体系结构的思想,提出了一种基于行为的移动节点控制策略。设计了移动节点的5种基本行为,分别是停止、漫游、避让固定传感器节点、避让移动传感器节点以及奔向网络覆盖盲区,各行为之间采用竞争与抑制机制进行行为选择。通过仿真实验验证了算法的有效性。     

能量高效的传感器网络虚拟骨干网构造算法

提出一种新的可用于无线自组传感器网络路由中的能量高效的虚拟骨干网构造算法。该算法将网络中的节点按照地理距离最近的原则划分为若干簇,簇头与簇成员的距离为k-hop,增大了簇的规模,减少了通信开销;利用最小连通支配集理论优化簇内结构,选择新的参数作为权值,在保证骨干网规模的同时,优先选择剩余能量高的节点担任骨干节点,均衡了网络的能量消耗,从而延长了网络寿命。仿真结果表明,该算法构造的虚拟骨干网规模较小,对降低路由复杂度、延长传感器网络寿命有较好的效果。     

基于小世界的无线传感器网络的路由算法

针对小世界的拓扑特性,提出一种基于小世界的无线传感器网络(WSN)的路由算法。该路由算法引入超级节点环概念,将超级节点环视为无向图,利用改进的Floyd算法计算出最短传输路径,缩短路由建立时间,进而提高网络的传输效率,降低无线传感器网络的能耗。仿真结果表明,该算法与针对小世界提出的路由算法PSCF、SWRP和MH相比,在路由建立时间、能量消耗和网络吞吐量方面效果显著。     

大规模无线传感器网络自适应节能路由算法

在确保大规模无线传感器网络信息可靠传输的前提下,尽可能降低网络能量开销,提出了大规模无线传感器网络的自适应节能路由算法。针对长江三峡库区水质监测的具体应用环境,构建了网络模型,采用梯度型拓扑生成器生成网络拓扑,利用可以平衡负载的节能自适应算法进行最优路由选择,建立了应用于大规模无线传感器网络的自适应节能路由算法。在具有代表性的两种不同网络环境中,对该算法的节能效果进行测试,结果表明了算法的可行性和先进性;该算法能有效地将网络负载平均分配于整个网络中,减少网络的整体能量开销,延长整体网络的寿命。     

自适应混沌量子粒子群算法及其在WSN覆盖优化中的应用

针对传统粒子群优化算法容易陷入局部极值和收敛速度慢等不足,通过研究种群多样性与粒子群算法进化的关系,提出一种动态自适应混沌量子粒子群优化（DACQPSO）算法。该算法将种群分布熵引入粒子群的进化控制,以Sigmoid函数模型为基础,给出了量子粒子群算法收缩扩张系数的计算方法;以平均粒距作为混沌搜索的判别条件进行混沌扰动。将DACQPSO算法应用于无线传感器网络（WSN）的覆盖优化中,并作了仿真分析。实验结果表明,DACQPSO算法在覆盖率指标上比标准粒子群、量子粒子群、混沌量子粒子群算法分别提高了3.3501%、2.6502%和1.9000%,有效地提高了WSN的覆盖性能。     

基于虚拟力的传感器网络三维覆盖算法

针对三维无线传感器网络中节点非均匀覆盖需求的问题,提出一种基于虚拟力的三维覆盖算法(3D-CAVF).该算法是将虚拟力应用在无线传感器网络中实现节点布置, 通过虚拟力和拥挤度控制, 使节点能够自动覆盖事件, 并且使节点和事件的密度呈现一种平衡的效果.在Matlab平台上进行仿真实验,将所提算法与基于人工势场的三维部署算法(APFA3D)、基于未知目标精确覆盖的三维部署算法(ECA3D)进行比较,在事件呈T型不均匀部署和线型不均匀部署两种情况下进行实验,所提算法的事件集覆盖效能比APFA3D、ECA3D 算法有3.6%、3.1%的提高.仿真实验结果表明所提算法能够有效处理三维无线传感器网络中节点的布置问题.     

改进的无线传感器网络节点定位算法

为了减小无线传感器网络(WSN)节点定位中非视距传播误差产生的影响,提高节点定位精度,提出一种基于残差加权的牛顿迭代定位算法。先利用残差加权算法定位,得到未知节点的初步位置,再将该节点位置作为牛顿迭代定位算法的初始值进行迭代计算,最终得到更为精确的节点位置。仿真实验结果表明,该算法能有效地抑制非视距传播误差的影响,提高传感器网络节点定位的精度,且性能稳定。     

改进的RSA算法在无线传感器网络中的应用

针对公钥密码体制在无线传感器网络密钥管理中存在计算速度慢、能量消耗大等问题,提出将一种改进的公钥算法应用其中。新算法利用蒙哥马利算法把大数的幂模运算转换成模幂运算,并使用中国剩余定理把模幂运算转换成求解同余方程组。算法安全性分析与实验结果表明,新算法能减少55%的运算开销,减少67%的存储空间占用,并增加21%的节点生命周期。新算法在保证密钥安全性的同时减少了运算量和存储空间,更加适合节点运算能力较低且能量有限的无线传感器网络。     

基于能量有效WSN优化覆盖算法的研究*

满足一定的覆盖条件下,有效地进行覆盖控制和减少能量消耗以及延长网络生存周期是无线传感器网络所研究的一项重点课题。为此,提出一种能量有效的优化覆盖算法。该算法利用贪婪算法和几何图形学相关理论知识,把目标覆盖区域节点能量构建成正态分布的网络模型,通过采集和检索数据选择最优子集以及对节点状态调度机制动态转换,可以有效地降低网络能耗,提高了节点覆盖性能的同时优化了节点的数量。仿真实验表明,该算法能够以较小的代价延长整个网络的生存周期,具有更好地适应性和稳定性。