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.     

无线传感器网络覆盖控制算法分析

网络覆盖算法直接影响无线传感器网络"感知"服务质量。文章根据传感器网络覆盖控制理论,对WSN的覆盖问题进行了归纳与总结,建立了WSN研究框架,从生存时间、部署策略、通信协议和组网等问题对无线传感器网络的覆盖控制策略和算法进行详细分析。     

基于移动节点的无线传感器网络覆盖优化研究

针对无线传感器网络中因节点的任意部署导致出现覆盖空洞的问题,采用了移动节点进行修复的思想,提出了一种基于向量代数的分布式方法来确定节点的移动方向和通过感知半径来确定节点的移动距离的节点移动方案。仿真实验结果表明,该策略提高了网络的覆盖率,减少了所需移动节点的个数和移动节点的能量消耗。     

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。     

无线传感器网络节点位置验证框架

节点定位是无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)关键支撑技术之一,传统的定位算法均假设信标节点位置是可靠的,导致其无法应用于存在信标漂移、虚假信标和恶意信标的场景.针对上述问题,提出一种分布式轻量级的节点位置验证框架(node location verification framework, NLVF),作为底层框架为传统的2类定位算法(基于测距的定位算法与非测距定位算法)提供信标位置验证服务,以过滤位置不可靠的信标扩展传统定位算法的应用范畴.节点位置验证的核心算法UNDA(unreliable node detection algorithm)是基于节点相互距离观测结果建立位置信誉模型,在定位过程中排除位置信誉较低的信标,以提高定位结果的可靠性.实验结果表明,NLVF可服务于基于2类测距技术的定位算法,且适用于存在3种不可靠信标的场景,具有普适性;UNDA算法具有较高的检测性能,平均检测成功率在95%以上,NLVF具有较高的可用性.     

一种能量有效的无线传感器网络覆盖控制算法

覆盖问题是WSN(无线传感器网络)的基本问题,合理的覆盖控制可以有效地延长WSN的生存时间.提出一种能量有效的WSN覆盖控制算法(EECCA).算法中,节点采用布尔感知模型,节点根据自己的能量大小和连续未当选工作节点的轮数,来触发定时器进行工作节点选择,并根据邻居节点的能量信息进行了工作节点优化.仿真实验结果表明,算法不仅可以满足覆盖率要求,而且在减少总体能量消耗方面也有很好的改善.     

面向节点失效的无线传感器网络覆盖空洞修复算法

为了保持无线传感器网络的覆盖率,保证网络有效性,提出了一种面向节点失效的无线传感器网络覆盖空洞修复算法;在网络分簇与簇内冗余节点调度已经完成的基础上,算法首先为每个节点设置一个能量阈值,当节点能量低于该阈值时立即向簇首发送失效信息,簇首收到信息后首先默认该失效节点的所有邻居节点都是空洞边界节点,然后通过计算失效节点与所有邻居节点的交点角来判断是否有邻居节点为非边界节点,最后在失效节点的感知半径内选择邻居节点(同时也是边界节点)个数最多的冗余节点激活;分析以及matlab仿真表明,算法的复杂度较低,网络保持一定覆盖率的情况下运行轮数比采用算法之前增加了19%,同时算法的修复效率与网络节点密度以及节点监测半径也有密切关系。     

一种基于自适应半径调整的无线传感器网络覆盖控制算法

在无线传感器网络中,在使用合适的覆盖控制算法、保证一定覆盖性的前提下,使一些节点的传感节点按照策略休眠,对延长网络生存时间有重要意义,为了有效地进行节点的覆盖控制设计了节点自适应传感半径调整算法AASR(adaptive adjustment of sensing radius),使节点为自已选择合适的覆盖范围.从调整效果、能量消耗和覆盖冗余度几个方面对算法进行了模拟实验和分析,仿真结果表明,AASR能够有效提高节点生存时间,减少能量消耗,提高覆盖率.     

DELIC:一种高效节能的与节点位置无关的传感器网络覆盖协议

现有的覆盖协议大多数都依赖于GPS、有向天线等基础设施或者定位机制,使节点获得其物理位置,这不仅成本高、能耗大,而且存在准确定位的问题.提出了一个分布的、高效节能、与节点位置无关的传感器网络覆盖协议(DELIC).在DELIC协议中,节点与邻居交换信息并通过能量大小竞选工作节点,其他未竞选成功的节点关闭通信设备.模拟实验结果表明,DELIC协议不仅可以提供高质量的覆盖性能,而且具有良好的节能性能. DELIC协议性能超过OGDC,PEAS,GAF-like,Sponsor Area协议.     

有向传感器网络覆盖控制算法

覆盖控制是传感器网络的基本问题之一,基于全向感知模型的覆盖控制的研究已经积累了丰富的成果.近年来,得益于图像/视频、红外、超声波等传感器的引入,有向传感器网络覆盖控制问题得到广泛关注并发展成为研究热点.从有向感知模型及其特点入手,综述了该领域国内外的研究进展,着重分类讨论有向传感器网络覆盖控制的基本理论和算法.最后提出当前亟待解决的问题,并对其未来的发展趋势进行展望.     

无线传感器网络中能耗均衡的覆盖控制算法

覆盖控制作为无线传感器网络的一个基本问题,对网络的生存时间、部署策略、通信协议和组网等问题的解决具有重要影响。在传感器节点随机冗余部署方式下,传统的方式 是在保证覆盖要求和通信连通的前提下仅将最少量的节点投入活跃工作状态,从而降低网络能耗。但是,若频繁地激活同一批节点,会造成这些节点由于能耗过快而较早失效效,使整个网络的冗余程度降低。然而,冗余度是传感器网络在单个节点性能有限的情况下提高整个网络的可靠性、容错性、精确性等的基础。为此,本文提出了一个能耗均衡ECB的覆盖问题,指出它是NP完全的,并给出了一个集中式近似算法。该算法根据节点的剩余能量赋于每个节点非负权,再基于Voronoi划分和贪心边方法,在保证覆盖要求的同时选择权和最小的节点激活。仿真实验结果表明,ECB算法求得的活跃节点集小,可以达到有效覆盖,并且可以保持网络的冗余度。     

无线传感网中三维覆盖控制和节点调度的研究

无线传感器网络中采用二元感知模型方法计算休眠冗余节点具有局限性和不精确性.本文考虑到实际应用环境对节点感知能力的影响以及传输过程中的路径损耗问题,对监测区域采用三维网格建模,并在概率感知模型的基础上提出一种概率感知衰减模型,同时对当前二维覆盖控制算法存在的各种局限性,提出了一种基于概率的分阶段冗余唤醒策略.仿真结果表明,该算法均衡了网络节点能量,实现了网络能耗的有效性,延长了网络的生存期.     

一种能量有效的三维传感器网络覆盖控制算法

由于无线传感器网络节点部署是随机的而且数量巨大,会产生很多冗余的节点,因而对网络进行覆盖控制提高冗余节点的利用率就成为一个亟待解决的问题.针对无线传感器网络中的三维覆盖问题进行了深入的研究,提出了一种分布式能量有效的三维覆盖控制算法,并利用OPNET网络仿真软件对其性能进行了验证.     

无线传感器网络DV-hop定位改进算法

提出了一种改进的DV-Hop定位算法,通过对DV-Hop算法的局部优化,减小了定位计算量,并使得改进的DV-Hop算法对不规则形状的节点分布网络具有较强的适应性,克服了原算法只适用于各向同性网络的不足。仿真结果表明,改进的DV-Hop算法减小了用于定位的通信开销,提高了定位精度,从而验证了改进的DV-Hop算法能够适用于节点不规则分布的异性网络。     

一种无线浮标传感器网络覆盖优化算法的研究

无线浮标传感器网络是无线传感器网络应用于海洋监测领域的典型方式,而网络覆盖问题是衡量无线浮标传感器网络工作性能的重要指标之一。文中主要研究了一种适用于无线浮标传感器网络的覆盖优化算法。该算法的基本思想是在节点密集部署的监测区域中让每个节点与邻居节点交换信息以确定所要激活的最终候选节点,并将其他冗余节点设为休眠状态,以达到在所需的期望值下降低能量消耗的作用。不同网络规模的Matlab仿真结果分析可知该算法可以适当减少能耗,延长网络的寿命。     

一种新型的无线传感器网络覆盖算法

在无线传感器网络中,传感器节点分布通常具有随机性和密集性,如何进行有效覆盖控制和节省能源是研究无线传感器网络的一个重要课题,提出了一种基于二进小波变换的无线传感器网络覆盖算法。将网络覆盖优化问题转化为一个离散信号模型,利用小波模极大值理论求解此信号的极值点位置。通过Matlab实验仿真,并分析了各个参数对实验结果的影响,表明网络在完全覆盖条件下该算法能有效除去冗余节点,求解的最小节点数比文献的算法要节省66%以上,从而降低了无线传感器网络能量和成本,从侧面验证了该算法具有一定的优越性。     

一种多属性目标监测的无线感知网络覆盖算法

本文研究了一种无线感知网络应用中多属性目标的覆盖问题。这种覆盖问题与单一类型数据的目标不同,其待测区域中的每个目标同时包含多种类型的现场数据。如果布置一个无线感知网络去担任监测任务,其节点需要配置多种不同类型的传感器单元。针对这种需要采集多种类型的数据才能对目标进行监测的无线感知网络的应用,节能而有效的的覆盖目标更是一个突出的问题。本文首先用ILP模型将问题进行了形式化,然后通过设计一种分布式算法求得问题了模拟仿真。仿真结果表明,这种分布式算法比直接求解ILP求出的网络寿命很接近。由于直接求解ILP问题必须依靠中心节点完成,对于节点较多并且电量受限的无线感知网络,这种分布式算法更适合。     

无线传感器网络中一种延长寿命的覆盖算法

寻找有效的节能方案以提高网络寿命是无线传感器网络中的核心问题。传统的最大化网络寿命致力于对节点进行休眠或激活的调度,在DLM算法的基础上提出一种ASR-DLM算法。其基本思想是对传感器节点的感知半径进行调整,提高能量的利用率,同时ASR-DLM算法改进了DLM算法中一旦探测到覆盖空洞即终止的缺陷,即在探测到覆盖空洞时,对覆盖空洞进行填补,ASR-DLM算法不仅能够保证完全覆盖,还可以在异构网络中进行,大大延长了网络寿命,同时不需要地理位置信息,扩展性很好。     

无线传感器网络中覆盖控制理论与算法

覆盖控制作为无线传感器网络中的一个基本问题,反映了网络所能提供的"感知"服务质量,可以使无线传感器网络的空间资源得到优化分配,进而更好地完成环境感知、信息获取和有效传输的任务.立足于无线传感器网络的覆盖控制问题,分类总结了近年来提出的各种覆盖控制问题的思想和有代表性的研究成果,着重讨论了一些典型的无线传感器网络覆盖控制算法与协议.最后进行了各种算法的比较性总结,深入分析了目前无线传感器网络覆盖控制亟待解决的问题,并展望了其未来的发展方向.