一种新型的WSN冗余覆盖与节能路由算法

针对无线传感器网络的冗余覆盖问题,在K-覆盖判定算法和部分冗余覆盖算法基础上,提出一种可调冗余覆盖算法。该算法遵循覆盖最大化原则,能降低网络能耗。在可调冗余覆盖算法处理后的高效网络中,给出结合最短路径和最小生成树的最短路径树算法,在网络中构建若干棵以Sink节点为根的最短路径树,进一步降低网络能耗。仿真结果表明,在随机部署网络中,当规定网络覆盖冗余度为2时,2种算法平均可降低能耗20.27%左右。     

基于最短路径的异类传感器网络分布式拓扑控制

针对异类传感器网络提出了一种基于最短路径的分布式拓扑控制（SPD/TC）算法。该算法利用网络中所有节点的局部信息保持网络的连通性,同时,利用最短路径算法计算链接权值的大小来进行拓扑结构的调整。将该算法与DRNG算法的节点度和平均链接长度进行仿真分析,仿真结果表明：该算法能更有效降低干扰,节省网络能量,提高了网络的性能。     

基于链路交点相对位置信息的轻量级覆盖空洞检测算法

针对无线传感器网络（WSN）覆盖空洞导致网络性能和服务质量下降的问题,提出了一种基于链路交点相对位置信息的覆盖空洞检测算法（CHDARPI）。首先,定义空洞边界节点并计算相邻边界节点间链路的交点相对位置（RPI）值;然后,采用基于未完全覆盖交点数量（NICI）优先的策略选择空洞检测的发起节点,保证了连通覆盖空洞的并发检测。最后,在空洞检测过程中,将空洞检测消息局限于空洞边界节点之内,并根据转发节点方向角的大小制定不同场景下的转发策略,保证了空洞检测的效率。仿真结果表明：与现有基于边界节点的分布式覆盖空洞检测算法（DCHD）和基于分布式最小极角的覆盖空洞检测算法（DLPA）相比,CHDARPI在平均空洞检测时间和检测能耗方面分别至少下降了15.2%和16.7%。     

感知受限的移动传感器节点扫描覆盖优化算法

移动无线传感器网络（WSN）的应用中,因为传感器节点的感知范围受限,其覆盖分析就是一个针对目标区域的扫描覆盖问题。提出了一种基于多目标优化的扫描覆盖算法。在目标区域中,采用双目标优化策略对单个移动传感器节点进行路径规划,一方面使节点的覆盖面最大化,另一方面使扫描覆盖的路径最短。仿真实验在含有障碍物和不含障碍物的情况下进行,与多节点的编队覆盖算法相比,所提算法在适度降低覆盖率的情况下,可大幅降低移动能耗。     

一种低能耗的无线传感器网络强栅栏重建方法研究

无线传感器网络栅栏被破坏后,重建栅栏是延长其生存周期的重要手段之一。因此提出一种低能耗的WSN栅栏重建方法BRMLE(Barrier Reconstruction Method with Low Energy consumption),在充分利用静态节点的基础上,派遣可移动节点完成栅栏的重建工作。首先在栅栏重建区域构建静态传感器节点的全连接拓扑图,然后计算拓扑图中每条边被感知范围完全覆盖所需的节点数量,接着利用KSP(Top-k-Shortest Path)算法寻找拓扑图中k条重建路径?,最后利用匈牙利算法选择最佳重建路径并派遣可移动节点完成栅栏重建,BRMLE方法综合考虑了栅栏的重建路径和可移动节点的派遣优化,使得重建栅栏的能耗最低。仿真实验与Optimal方法对比,证明了BRMLE方法需要的可移动节点数量更少,节点的平均移动距离更短,消耗的能量更低。     

基于链路交点相对位置信息的轻量级覆盖空洞检测算法

针对无线传感器网络（WSN）覆盖空洞导致网络性能和服务质量下降的问题，提出了一种基于链路交点相对位置信息的覆盖空洞检测算法（CHDARPI）。首先，定义空洞边界节点并计算相邻边界节点间链路的交点相对位置（RPI）值；然后，采用基于未完全覆盖交点数量（NICI）优先的策略选择空洞检测的发起节点，保证了连通覆盖空洞的并发检测。最后，在空洞检测过程中，将空洞检测消息局限于空洞边界节点之内，并根据转发节点方向角的大小制定不同场景下的转发策略，保证了空洞检测的效率。仿真结果表明：与现有基于边界节点的分布式覆盖空洞检测算法（DCHD）和基于分布式最小极角的覆盖空洞检测算法（DLPA）相比，CHDARPI在平均空洞检测时间和检测能耗方面分别至少下降了15.2%和16.7%。     

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。     

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.     

基于拥塞控制的无线传感器网络数据汇集树生成算法

针对无线传感器网络数据汇集应用中, 由于数据流量大, 相邻路径之间容易发生串扰、信道竞争和冲突, 造成拥塞问题, 提出了基于拥塞控制的无线传感器网络数据汇集树生成算法(Data gather tree algorithm based on congestion control, DGT-CC). DGT-CC算法通过层次发现、邻居发现、启发式搜索和流量均衡策略构造一棵最短路径最小拥塞权值树. 理论分析证明DGT-CC算法收敛, 并能够构造一棵最短路径最小拥塞权值树, 仿真实验表明DGT-CC算法在丢包率、网络吞吐量和时延方面都较普通的最短路径树具有更好的性能.     

各向异性传感环境下的移动对象反监控算法

研究异构传感环境下移动对象的反监控问题,提出一种暴露模型,该模型可用于近似估算移动对象穿越各向异性传感器网络时的风险.并在此基础上,结合各向异性Voronoi图提出了一种路径判定算法,该算法能够保障移动对象选择一条具有近似最小风险的路径穿越各向异性传感器网络区域.理论分析和实验结果表明,算法具有良好的反监控性能.另外,算法只需知道移动对象侦测半径之内的局部信息,因此也具有分布式和实用性等良好特性.     

基于模糊多属性决策的WSN路由方法

针对无线传感器网络路由能量消耗不平衡,导致整个网络过早死亡的问题,提出一种基于模糊多属性决策（FMADMR）的WSN路由算法。方法使用主观权重和客观权重相结合的方法确定属性权重,综合节点的能量、方向、可靠性等属性进行评价,通过模糊值排序算法选择转发节点,最终形成路由路径。仿真结果验证了该算法在平衡网络的能耗,延长网络生存时间等方面表现出良好的性能。     

无线传感器网络能量均衡的多sink分簇路由算法

针对无线传感器网络中传感器节点能量有限以及节点能耗不均衡的问题,提出了一种基于能量均衡的多sink分簇路由算法（EBMCR）。该算法在簇头选择阶段,综合考虑了节点的剩余能量级和节点到sink的距离等因素选择簇头节点;在簇间通信过程,采用多跳传输的方式,综合考虑了路径能量消耗、路径最小剩余能量和节点到sink的跳数等因素,选择节点到多个sink的最优路径。仿真结果表明,该算法能够有效地均衡网络能量,延长网络生命周期。     

一种异构传感器网络下的节能分簇路由算法

无线传感器网络存在着严重的能量约束,传统同构的传感网络路由协议和算法不适合异构网络,因此,设计异构传感网络下的节能路由算法具有现实意义。研究两种不同类型传感器节点构成的,具有不同的初始能量和不同感知数据能力的异构网络中基于簇头预测的节能分簇路由算法ECAH。根据簇内节点的剩余能量、能量消耗速率和跟上一轮簇头的距离预测出下一轮簇头,有效地减少了控制报文数量,降低了系统开销,节约了能量。仿真结果显示,在异构的网络中采用ECAH路由算法比LEACH算法网络生存时间大约提高了23%。     

移动传感器网络中能量均衡分簇及移动策略

无线传感器网络各节点能量有限,如果数据收集节点（Sink）能够移动,则可以大大节约节点能量,从而延长网络的寿命。首先提出一种能量均衡的分簇算法,根据节点地理信息进行分簇,使得节点耗费总能量尽可能小的同时,使各簇能量消耗基本平衡;在此基础上提出一种Sink 移动策略,Sink 优先选择能量较充足的簇收集信息。仿真结果表明,与传统的随机移动算法相比,提出的算法能够显著平衡各族之间的能量消耗,并减少总的网络能量消耗,从而提高网络的寿命。     

基于改进CPSO算法的无线传感器网络路由协议

为了降低节点能量消耗,延长网络生存周期,提出一种基于混沌粒子群算法（Chaotic Particle Swarm Optimization,CPSO）的无线传感器网路由协议。该协议改进了LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）协议的簇头选择机制,考虑节点剩余能量、簇头到基站（Based Station）的距离等因素,通过混沌粒子群算法对簇头选举进行优化。簇头选举后,通过多跳算法对簇头到基站的通信方式进行优化。仿真结果表明,与传统的LEACH协议比较,新协议能减少能量消耗,延长网络寿命。     

分布式粒子滤波算法在目标跟踪中的应用

针对无线传感器网络中目标跟踪的精度与网络能耗这一对矛盾,提出了一种改进的分布式粒子滤波算法。通过调整滤波器的似然分布保持粒子的多样性,同时将无线传感器网络中的跟踪机制进行改进,采用根据跟踪精度自适应调整动态簇内工作的传感器节点的数目。仿真结果表明:提出的改进算法在提高跟踪性能的同时减少了能量损耗,延长了网络的使用寿命。     

高精度低功耗无线传感器网络时间同步算法

通过对无线传感器网络参考广播同步（RBS）算法的研究,针对RBS多跳算法网络开销大和不能实现全网同步的问题,在基于环形网络拓扑的参考广播环形同步（RBRS）算法基础上,提出一种改进的RBRS （IRBRS）算法.该算法引入可变周期同步法：根据贝叶斯最大后验估计原理,估算出最大相位偏差来决定同步周期,从而减少节点同步次数,并且采用最小二乘线性回归法,周期性拟合时钟偏移.运用Matlab环境进行仿真,仿真结果表明：IRBRS算法同步精度显著提高,并且能量消耗显著减少,更有利于延长无线传感器网络的寿命.     

一种能量高效的无线传感器网络拓扑控制算法

通过对现有拓扑控制算法的研究,针对无线传感器网络中节点能耗分布不均匀的问题,提出了一种能量高效的拓扑控制算法(EETCA)。该算法以均衡全局能耗为目标,综合考虑了节点的剩余能量、簇的规模、数据最优传输跳数等因素,避免了部分节点能量消耗过快,从而有效地均衡网络负载。仿真结果表明:EETCA在能耗均衡方面均优于原来的算法,延长了无线传感器网络的生命周期。     

基于SEP协议的最优分簇改进算法

提出基于SEP协议的最优分簇改进算法。根据SEP协议的分簇结构,采用不同竞争时间、考虑剩余能量因素的区首选举策略将网络区域进行优化分区,从而均衡区内能量消耗;提出结合最优簇首数并考虑普通距离因子等因素选举簇首;有机结合簇内单跳和簇区间转发,区首与簇首进行两层路由传输。利用Matlab对所提改进算法进行仿真分析,结果表明,这种基于SEP的改进算法（P-SEP）与SEP、基于新型聚类的非均匀成簇NHRPNC相比,有效地降低了传感器节点的平均能耗,从而延长了网络生命周期。     

无线传感器网络中基于关联度的多查询优化

无线传感器网络是一种以数据为中心的网络,用户通过基站向网络提出查询请求获取所需数据。如何通过多查询的优化来减少传感器节点的能耗以延长网络生命期是无线传感器网络中需要解决的关键问题之一。提出了基于关联度的多查询优化算法,其基本思想是节点通过节点与候选父亲节点之间的关联度来选择父节点,从而被相同查询覆盖的节点聚集成一个组,多个查询间共享组中节点的数据,在网络中对查询数据进行有效的融合,充分减少了网络的数据传输量,延长了网络的生命期。理论分析和模拟实验表明该算法可以充分减少数据传输量,从而达到节能的目的。