构造无线传感器网络的小世界效应研究

基于小世界特性和无线传感器网络拓扑结构提出了一种构造无线传感器网络使其具有小世界效应的方法,通过在优化了的无线传感器网络拓扑结构中引入与汇聚节点直接通信的可靠链路（捷径）,形成具有小世界效应的无线传感器网络,使网络拓扑结构简化,并显示出明显的簇结构,仿真表明,经过拓扑优化后的网络更有益于可靠链路的添加,适当增加少量的可靠链路不仅减少了节点的平均能量消耗和平均路径长度而且在一定程度上均衡了各节点的能量消耗。     

异构传感器网络捷径优化部署问题研究

研究在磁盘网络模型的节点均匀分布的无线传感器网络中加入有线捷径（或中继节点）形成具有“小世界效应”的异构传感器网络。通过采用遗传算法获得捷径的优化部署方案,可以降低异构传感器网络的平均路径长度,降低网络的能耗,从而达到延长网络生命周期的目的。仿真实验表明,新的优化部署方案与HELMY等人的研究相比,可以直接快速地确定捷径（或中继节点）的位置,并能获得更高的能量节省率。     

异构无线传感器网络中异构节点的部署与优化

在无线传感器网络中适当地部署少量的异构传感器节点能够有效地延长网络寿命,提高网络的可靠性.本文主要研究无线传感器网络中异构节点的部署问题,提出了基于选址问题的异构节点部署算法,以优化无线传感器网络中异构节点的数量和位置.与其它算法相比,该算法对无线传感器网络的拓扑结构没有特定的要求,可以支持随机部署或人工部署的各种传感器网络,最后还给出了该算法的仿真测试结果.     

压缩感知的能量异构WSN分簇路由协议

分簇路由协议对用于环境监测的无线传感器网络具有较好的节能性,数据压缩可以减少节点通信的数据量,但增加了分簇层次结构簇头的能耗和汇聚节点算法的复杂度,而由高能力节点担任簇头可以实现能量均衡并改善网络性能。针对无线传感器网络能量异构普遍存在的特点,提出了一种基于压缩感知的能量异构分簇路由协议（CSCH算法）。该算法根据异构节点能量确定多极簇头选举的概率,将簇内节点的信息集中在簇头上,而簇头对所采集的数据进行稀疏、压缩,以减少向汇聚节点传输数据的节点数和通信量,汇聚节点利用重构算法可从来自簇头的少量数据中恢复出信号源。同时设计了一种基于正态分布的权值系数,以优化在数据量过少情况下压缩感知算法的信号重构性能。仿真实验结果表明,该协议不仅能充分利用能量异构资源,均衡网络能耗,延长整个网络生命周期,而且能精确恢复信号源。     

基于小世界模型的无线传感器网络层次型路由算法

层次型路由算法是无线传感器网络研究的热点领域。针对传感器节点能量受限问题,提出一种基于小世界模型的无线传感器网络层次型路由算法（HASWNM）。通过添加高性能节点以及在簇头间添加捷径的方法,使得无线传感器网络（WSN）体现出小世界网络特性。由于能量消耗主要集中在数据发送阶段,因此该算法在簇间中继选择时考虑了簇头自身的能量问题。此外,根据簇头节点距离基站的位置远近,确定不同的自适应搜索区域。实验结果证明,当高性能节点个数为100时,网络中可以呈现出小世界特性。与CSWN、TSWN、DASM相比,该算法第一个节点的死亡轮数分别延迟了6%,6%,29%,每一轮网络中的平均能量消耗分别减少了5%,12%,17%。因此,该算法构造的无线传感器网络具有小世界特性,并且能量消耗较低。     

基于自适应果蝇优化算法的分层异构无线传感器网络三维优化部署

分层的无线传感器网络中,汇聚层负责感知层节点流量的汇聚于转发工作,对整个网络的性能具有至关重要的影响。本文针对非均匀环境下,分层异构无线传感器网络汇聚层节点的三维优化部署进行研究,目标是在保证感知层节点全覆盖的前提下降低汇聚层节点的总功率。 为此,本文基于果蝇优化算法,提出了一种以感知层节点全覆盖为约束的汇聚层节点位置和总功率联合优化方法,为了寻求果蝇优化算法搜索速度和搜索精度的平衡,本文进一步采用了自适应的更新步长机制,仿真结果表明,与传统的均匀分布无线传感器模型对比,经过本文所提出的优化机制优化后的汇聚层节点部署方案能够在保证感知层节点全覆盖的前提下,显著降低汇聚层节点的总功率。     

多通信方式的WSN汇聚节点的设计与实现

针对无线传感器网络汇聚节点通信方式单一的问题,设计实现基于PXA270处理器的、具有以太网、CF无线局域网及GPRS网络等多种通信方式的无线传感器网络汇聚节点,完成汇聚节点硬件平台引导加载程序的移植,构建无线传感器网络实验与研究平台。实际应用证明,多通信方式的汇聚节点具有较高的实用性。     

无线传感器网络中基于异构节点的覆盖控制算法

研究了无线传感器网络中基于异构节点的优化覆盖控制问题.异构无线传感器网络由两类能力不同的节点组成,包括普通节点和超级节点.对普通节点采用基于状态轮转的覆盖控制算法,对超级节点采用基于路由表的转发策略.通过两类节点的协作使得网络达到覆盖与连通的目的.模拟结果表明,在具有相同初始能量的情况下,该算法与SHHN-HS算法相比能够延长网络生命期.     

基于WSN的汽车尾气监测系统汇聚节点硬件设计

汽车尾气是环境污染的重要来源之一,描述了一种使用无线传感器网络对汽车尾气实时在线监测的方法.为实现系统中汇聚节点需要处理大量数据,通信方式多样的功能,提出了一种以ARM7处理器作为汇聚节点控制器的硬件设计方案.分析了基于无线传感器网络的汽车尾气监测系统汇聚节点的设计需求,进而介绍了其系统构成,最后详细说明了汇聚节点的硬件设计与实现.     

一种压缩感知的异构传感网络分簇路由算法

分簇路由算法对用于事件监测的无线传感器网络具有较好的节能性,压缩算法可以降低节点传输的数据量,但增加了分簇簇首的计算能耗和汇聚中心的时间复杂度,而由高端节点担任簇首可以实现能量均衡并提升服务性能.设计了一种适应多级能量异构网络的压缩感知算法,簇首当选的概率由异构节点的剩余能量大小确定,簇首负责收集簇内成员节点的数据,进行稀疏、压缩,减少传输的数据量,簇间路由采用多跳最小的代价函数传输,而汇聚中心通过重构算法将少量信息解码得出原始数据.仿真结果表明,该算法能有效解码目标源,减少死亡节点数量,并且能均衡异构节点的能耗.