无线传感器网络覆盖控制问题

无线传感器网络具有广泛的应用背景,目前已经发展成为一个重要的计算平台。但是,由于无线传感器网络自身的特点,使其也面临许多问题,如何有效地进行覆盖控制,在保证网络覆盖质量的前提下,减少能量消耗,延长网络寿命是其中最重要的问题之一。本文主要讨论无线传感器网络的覆盖控制的问题。     

基于概率的三维无线传感器网络K-覆盖控制方法

针对无线传感器网络在三维空间监测中存在的固有的不确定性与系统应具有较强的容错能力、鲁棒性之间的矛盾,提出了一种基于概率的三维无线传感器网络K-覆盖控制方法.对三维待监测区域以网格建模,用迭代的贪婪启发式方法确定传感器节点在网格中的位置,每一步迭代完成一个节点的放置,直到节点总数达到预设的上界或每个网格点以概率T达到K-覆盖为止.仿真结果表明,相对于传统的随机和均匀配置方法,本方法能使用较少的节点满足相同的覆盖度和监测精度的要求,或使用相同的节点达到更高的覆盖度.并对整个待监测区域中有优先覆盖要求(覆盖度优先和监测精度优先)的局部区域的情况进行了分析.     

无线传感器网络覆盖控制算法研究

无线传感器网络(Wireless sensor network, WSN)覆盖控制通常采用基于二元感知模型的几何计算方法休眠冗余节点, 其算法在实际应用中受到局限, 不够精确. 针对此问题, 本文采用概率感知模型, 提出新的覆盖控制算法, 将提高能量利用效率作为重要指标, 采用节点轮换周期工作机制, 每个周期逐个唤醒部分节点, 组成满足网络覆盖要求的覆盖集, 实现降低能耗、均衡节点能量的目的. 概率感知模型描述网络的覆盖能力更精确, 算法不受感知模型的限制, 原理简单, 易实现, 仿真结果验证了本算法的有效性.     

能量均衡的无线传感器网络分簇方法

在对节点通信模式和簇群划分过程分析的基础上,提出一种在节点分布不均匀的条件下,构建能量均衡簇群的方法.该算法兼顾了簇群成员节点与簇头通信的能量消耗和簇群能耗负载,实现各簇群间能耗的平衡.仿真表明,该方法在网络生命期、节点平均生命期和网络扩展性方面比基于最短距离的分簇算法具有更好的性能.     

一种能量均衡的无线传感器网络分簇算法*

为了延长网络的生存时间,提出了一种能量均衡的无线传感器网络分簇算法（EBCA）,该算法优先选择剩余能量较多的节点作为簇首,以平衡节点的能量消耗。仿真实验结果表明：无论同构网还是异构网,该算法都能显著地推迟网络第一个节点的死亡时间,其性能明显优于LEACH算法。     

一种能耗均衡的无线传感器网络覆盖协议

在随机部署的无线传感器网络中,现有的节点调度算法不能同时保证工作节点均匀分布,使网络能耗不均衡.针对该问题,提出一种分布式、能耗均衡、与节点位置无关的无线传感器网络覆盖协议(EBLCP).EBLCP在虚拟坐标的基础上建立临时集,节点只需与邻居中少量节点通信,比较这些节点的剩余能量从而竞选工作节点.实验结果表明,与NSV...     

基于能量节约的无线传感器网络覆盖优化探讨

在无线传感器网络研究中,功率控制是一项重要的议题。Tian和Georganas找出被覆盖的传感器冗余节点,将传感器节点进行睡眠的调度,以延长无线传感网络的寿命。本研究以Tian和Georganas提出的方法作为研究基础,做出改进。提出了改良分散式覆盖传感器判断法。在兼顾监测范围完整性的前提下,可以达到更省电、更长网络寿命的效果。     

基于时间同步的无线传感器网络覆盖控制优化算法*

为了实现网络覆盖控制的优化,减少能耗,提出了一种分布的、高效节能、与节点位置无关的传感器网络覆盖算法。在该算法中,节点与邻居交换信息,并通过能量大小竞选工作节点,节点根据自身与工作节点的距离判断决定进入工作状态或休眠状态,并采用在生成树中广播时间同步算法使工作节点网络达到时间同步。仿真结果比较表明,该算法能够明显减少工作节点数,从而减少能量消耗,延长网络寿命。     

基于激素调节的传感器网络覆盖算法*

人体内环境的平衡是由各种激素的相互作用来协同调节和控制的,根据抽象出的激素作用机理,提出了一种基于激素调节的传感器网络覆盖算法(HCA),该算法是完全分布式的,节能的传感器网络覆盖算法,算法中节点状态(sleep或active)的选择通过激素来调节和控制,即通过给邻居节点发送激活荷尔蒙或抑制荷尔蒙来刺激或抑制邻居节点成为active状态。仿真实验表明,与DELIC和UC算法相比,该算法既能有效地保证区域覆盖,又可以使得active状态的节点尽可能少。     

基于能量的无线传感器网络分簇路由算法*

无线传感器网络存在严重的能量约束问题,网络协议的首要设计目标就是要高效地使用传感器节点的能量,延长网络的存活时间。在分析经典的分簇路由协议LEACH的基础上,针对其不足提出了基于能量的改进算法和分簇规模约束机制平衡节点能量消耗。仿真实验表明,改进算法有效地延长了网络生存周期。     

无线传感器网络的覆盖控制

覆盖控制作为无线传感器网络中的一个基本问题,在国内外已经取得了一些研究成果。根据不同的性质,覆盖控制问题可以划分为不同的类型(如,静态覆盖和动态覆盖、确定性覆盖和随机性覆盖)。主要针对静态覆盖(区域覆盖、点覆盖、栅栏覆盖)问题中一些典型算法,分类进行了描述,并比较了它们之间的优缺点,最后,指出了需要进一步的研究工作。     

虚拟力导向群聚智能优化的无线传感器网络覆盖策略

针对在由固定骨干节点和移动传感器节点组成的无线传感器网络(WSNs)中,固定节点作用在移动节点的虚拟力,造成对移动节点位置移动的阻碍,在群聚智能优化思想的基础上,提出一种解决异构移动传感器网络的覆盖策略.该策略通过调整虚拟力距离阈值参数来改善固定节点作用在移动节点上的虚拟力;用虚拟力影响群聚智能算法中粒子速度和距离的进化,以节点有效覆盖率为适应值,指导微粒进化.仿真实验表明:虚拟力导向群聚智能策略能有效实现异构无线传感器网络节点布局优化,提高网络覆盖率,且收敛速度快.     

一种基于移动节点的无线传感器网络修复方法

传感器节点的随机部署不均匀或者由于负载不均导致有的节点能量提前耗尽,导致无线传感器网络出现覆盖空洞.针对已检测到的覆盖空洞,提出一种基于相切圆的修复算法,并从理论上证明该算法的可行性.算法的基本原理是以相邻2个边界传感器节点求它们相切圆的圆心位置,即新增加的移动节点的位置,通过反复求解相切圆的圆心位置来达到修复的目的.通过仿真实验证明:算法不仅能达到90％的修复覆盖率,而且修复后的冗余度相比其他算法也较低.     

Novel fuzzy clustering scheme for 3D wireless sensor networks

In this paper, we consider the sensor-energy optimization in 3D Wireless Sensor Networks (WSNs), which determines an optimal topology of sensors to prolong the network lifetime and reduce the energy expenditure. A new mathematical model for clustering in 3D WSN, considering energy consumption, constraints of communication and a 3D energy function, is presented. Using the Lagrange multiplier method, solutions of the model consisting of cluster centres and the membership matrix are computed and used in the new algorithm, called FCM-3 WSN. Experimental validation on real 3D datasets demonstrates that FCM-3 WSN outperforms the relevant methods, namely, Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy (LEACH), Centralized LEACH (LEACH-C), Single-hop Clustering and Energy-Efficient Protocol (SCEEP), Hybrid-Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy (H-LEACH), K-Means and Fuzzy C-Means (FCM).     

三维无线传感器网络贪婪地理路由协议

针对已有的三维无线传感器网络路由协议均将三维问题转换到二维平面上解决,没有充分利用三维空间的特点,提出了一种基于地理信息的三维无线传感器网络贪婪地理路由(GGR)协议。该协议在通常状况下采用贪婪转发算法,针对基于地理信息的贪婪算法中易出现的路由空洞问题,给出一种三维滚动球边界遍历算法。实验结果表明:该协议具有较高的路由成功率,路由跳数也得到优化,尤其是在节点密度较低的情况下体现出较强的优势。     

无线传感器网络中一种能量均衡的分簇策略

以无线传感器网络中的能量消耗模型为基础,提出了一种能量均衡的无线传感器网络分簇路由协议EECHS(energy-effficient cluster-head selection)。该协议通过节点的剩余能量和节点距离基站的距离来调节其成为簇首的概率,并进一步调节簇的大小。仿真结果表明,与改进后的DCHS协议相比,该策略使网络的生命周期和稳定周期分别提高了31%和45%以上。     

无线传感器网络动态覆盖的CVT算法

覆盖控制是无线传感器网络中的基本问题之一,动态覆盖问题又在很多领域有其独到的应用价值。为了更好地实现动态覆盖,基于集中式Voronoi网格细分（ CVT）理论,结合Lloyd算法,提出了一种无线传感器网络动态覆盖算法,通过调整目标覆盖区域几何边界,协同调度无线传感器网络节点,从而实现目标区域无线传感器网络动态覆盖。在仿真中,进行了正方形、正方形—圆形障碍静态边界区域覆盖实验和正方形—长方形目标区域、正方形—十字形目标区域、正方形—H形目标区域动态边界覆盖实验,验证了控制算法的有效性,并对不同目标覆盖区域形状、节点数量、覆盖程度、覆盖效率进行了分析。     

基于分层的无线传感网络多跳分簇路由算法

为了提高无线传感器网络的连通性和能量效率,提出了一种基于分层的多跳分簇路由算法LBMC(Layer Based Multi-hop Clustering routing algorithm)。LBMC算法在根据通信代价分层的基础上计算每层的最优簇首个数,簇首间采用多跳通信,同层间簇大小同构,不同层间簇大小异构,从而使各簇首间的能耗均衡,解决无线传感器网络中存在的‘热点’问题。仿真结果表明,LBMC算法与早期的几种分簇路由算法相比,提高了网络的能量效率,使整个网络的能耗更均衡,延长了网络的生命周期。     

无线传感器网络中基于虚拟力的覆盖算法

在无线传感器网络的很多应用场景中,大量的传感器节点被任意播撒在被监测区域内,形成很多覆盖空洞,对无线传感网络的感知、监测和数据采集能力造成很大影响。为了解决无线传感器网络中的覆盖问题,提出了一种基于虚拟引力的覆盖算法。首先,根据虚拟引力产生的约束条件和引力大小,一种扩大网络覆盖范围的算法被提出,算法分析证明这种算法能够减少覆盖空洞;第二,提出了维持邻居节点连通性的方法;第三,提出一种覆盖感兴趣区域的算法。仿真结果表明,这种算法既能提高网络的覆盖能力,又能减少传感器节点的移动距离。     

无线传感器网络中节点部署算法研究综述

无线传感器网络(WSNs)是新一代的传感器网络,具有非常广泛的应用前景.总结了WSNs部署算法的研究现状,并分别从部署方式、监测目标、网络架构及节点是否移动等多个角度对其进行分析比较.最后给出了WSNs部署算法的应用关键点和未来发展趋势.