线型无线传感器网络的节点部署策略

尽可能延长无线传感器网络的生命周期是设计和部署网络所面临的最大挑战之一。由于节点配备的能量有限,节点通常采用多跳方式向基站传输数据。分析了节点在多跳通信时的能耗,提出一种非均匀的节点部署策略,得出一个部署传感器节点的密度函数,在靠近基站的区域部署较多的节点。仿真实验表明,非均匀的节点部署策略能有效延长网络的生命周期。     

铁路沿线线型无线传感器网络节点部署策略

针对铁路沿线线型无线传感器网络的"能量空洞"现象,提出一种能耗均衡的非均匀部署优化策略.采用等腰三角形分区覆盖部署方式,根据网络规模和能量消耗模型求出分簇距离和簇内节点密度,对网络均匀分区并部署不同密度的传感器节点,同时对节点设置休眠/唤醒机制;通过与均匀部署策略和非均匀部署策略性能的分析对比,仿真结果表明,能耗均衡的非均匀部署优化策略有更高的网络能量利用率,可以有效延长网络生命周期并具有良好扩展性.     

带状无线传感器网络能量高效的节点部署策略

带状无线传感器网络具有特殊的拓扑结构,满足很多重要领域的应用需求。针对带状网络中的能量消耗不均衡问题,分析了带状无线传感器网络在多跳通信时的拓扑结构和能耗模型,在对带状网络进行分簇的基础上,提出一种非均匀的节点部署策略,该策略量化了带状传感器网络中簇内节点的数目关系,并设计了相应的路由协议。仿真结果表明,非均匀的节点部署策略可以缓解带状网络的能量空洞问题,使网络能耗趋于均衡,延长整个网络的生命周期。     

一种无线传感器网络节点随机部署策略

针对无线传感器网络节点随机部署的盲目性,提出一种按随机均匀分布规律部署无线传感器网络节点的策略。证明在感知区域内,随机均匀部署的大量相互独立的传感器节点数目服从泊松分布,通过建立无线传感器网络节点分布模型,得到面积覆盖率与目标区域节点分布密度之间的关系,设计在目标区域内传感器节点数量的估计方法。实验结果表明,该策略能保证无线传感器网络的覆盖性和连通性,更有效地控制网络成本。     

无线传感器网络节点重部署研究进展

传感器节点随机部署导致的分布不均匀往往会使无线传感器网络的感测区域产生覆盖空洞或冗余覆盖,严重影响网络性能,因此需要重部署对网络拓扑进行修复。总结和分析近年来重部署相关的主要研究方向和成果。首先回顾了三种基础的节点感测模型;再从研究问题、策略设计优化目标和分类方法等三个方面对节点的重部署进行了全面的梳理;然后着重针对典型的传感器节点和Sink节点的重部署策略进行分类解释和比较分析;最后讨论强化学习框架下的节点重部署策略和安全监测需求下无线传感器网络迁移部署,并指出重部署策略的应用前景与发展趋势以及未来的优化方向。     

一种线型无线传感器网络部署策略

根据矿井线型环境下传感器节点的定位需求,提出一种K(K=3)重覆盖无线传感器网络部署策略,该策略通过使用等腰三角形分区覆盖和传感器节点分组的方法,解决了矿井线型环境下的K重覆盖和网络能耗均衡问题。仿真实验表明,该策略使用较少的分组实现了预定的覆盖度要求,并通过组内节点数的不均匀部署保证了网络能耗的均衡性,与组内节点数均匀部署相比,其网络生命周期提高了53.64%。     

基于改进蝙蝠算法的无线传感器网络的移动节点部署

针对传统的无线传感器网络(WSNs)中存在的移动节点部署的分布不均匀、网络覆盖度太低等各种问题,提出了一种基于改进蝙蝠算法(BA)的移动节点部署策略,通过蝙蝠算法的收敛特性,不断迭代寻求问题的最优解,从而不断优化传感器节点的部署.Matlab仿真表明:提出的算法可以显著改善传感器节点的覆盖密度,并且节点分布也相对比较均匀.     

点能量密度平衡的无线传感器网络基站移动策略

数据收集是无线传感器网络的一个基本功能。由于部署在基站周围的传感器节点承担着网络内大部分的负载,因此导致能量迅速耗尽,现有的基站移动策略可以通过基站的移动实现网络内传感器节点的负载平衡以延长网络寿命。但是现有负载平衡的基站移动策略只能在传感器节点被均匀布撒的情况下才能有效地延长网络寿命,其他情况下不能达到延长网络寿命的效果。因此本文定义了点能量概念用以表示传感器网络对感知区域每个点的感知能量,并给出了有效的点能量密度计算方法。通过点能量密度消耗分析,提出了一种点能量密度平衡的基站移动策略(energy-density-balance base stationmovement,简称EDB-BSM)。通过理论分析和仿真试验验证,相对于固定基站模式和基站随机移动模式,该移动策略能够在各种传感器节点分布情况下有效的延长网络寿命,并具有良好可扩展性。     

基于网格划分和虚拟力的水下传感器网络部署策略

针对三维水下传感器网络存在的节点部署稀疏、水下节点昂贵、网络部署成本高、三维环境复杂等问题,提出了一种基于网格划分和虚拟力的网络部署策略。该策略研究了三维空间多面体填充问题,将水平面划分为一定大小的网格,对水面上的节点运行虚拟力算法,使节点均匀扩散开,落在同一网格的节点通过控制浮标与节点间的缆绳长度控制节点在垂直方向的移动,形成三维水下传感器网络。仿真实验结果表明,该策略能够以更小的节点数目达到更高的三维空间网络覆盖效率,从而有效地减少网络的部署成本。     

无线传感器网络分簇方法的优化

现有的分布式分簇算法都是针对节点分布均匀的传感器网络设计的,不适用于节点分布不均匀的传感器网络,簇负载均衡和降低能耗成了节点不均匀部署的传感器网络的一个重要挑战。针对节点分布不均匀网络提出了一种基于区域密度的分布式分簇算法（RDCA）,算法中节点测试其所在区域的节点密度,根据区域节点密度,调节其通信的覆盖范围,从而使成簇后簇负载达到平衡。仿真实验结果显示,在节点部署不均匀的传感器网络中,本算法与LEACH、HEED相比较,可以更好地实现簇的负载平衡,有效地提高成簇后网络的稳定周期。     

概率模型下异构传感器网络部署算法的研究

目前采用虚拟力方法解决传感器节点部署问题的算法均基于同构传感器网络,面向异构传感器网络的部署需求,提出扩展的虚拟力算法.该算法采用概率感知模型,部署时根据感知半径的悬殊采用静态部署与动态部署相结合的策略,根据节点感知半径差异度决定最佳距离的取值,节点移动时采用接替移动法.仿真结果表明该算法能够根据应用需要将异构传感器节点合理地部署于目标区域内,同时能有效地均衡网络节点的能耗,延长网络的生存时间.     

基于特殊网络安全机制的空调测试系统

提出了一种基于特殊网络安全机制的空调测试系统，在测试微机与办公微机之间制定通信协议，利用办公微机作为数据传送的中继站，将测试微机和查询网络有效隔离。系统既实现了测试数据的远程查询，又保护了测试系统免于病毒的侵袭以及其它干扰。     

无线传感器网络中移动协助的数据收集策略

利用移动数据收集器(mobile data collector,简称MDC)进行传感器网络中感知数据的收集,可以有效地减少传感器将数据发送到静止基站的传输跳数,节约网络的能量,延长网络寿命.此外,MDC通过循环收集传感器数据或承担数据转发的功能,避免节点间由于多跳传输引起的能量空洞(energy hole)以及节点失效造成的传输链路中断等问题.MDC的移动性也为无线传感器网络的研究带来新的挑战.研究基于移动协助数据收集的无线传感器网络结构,分类总结了近年来提出的一些典型的基于MDC的算法和协议,着重讨论了MDC在网络能量、延迟、路由和传输等方面带来的性能变化.最后,进行了各种算法的比较性总结,针对传感器网络中MDC的研究提出了亟待解决的问题,并展望了其未来的发展方向.     

基于贪婪算法无线传感器网络中继节点布局的研究

为实现远距离的无线通信, 在网络中添加中继节点, 采用多跳路由传输数据。对于中继节点的布局问题, 依据线性结构使网络整体能量消耗最小的特征, 提出一种中继节点贪婪布局算法。该算法通过最近贪婪策略、中继节点通信容量、传感器节点数据转发跳数等约束方法限制中继节点的布局位置。理论分析和实验验证了该算法能够有效减少能量消耗, 延长网络寿命。     

无线中继网络中基于方向天线的MAC协议

无线中继网络是指网络中的节点互相通信成为中继节点之间,中继节点之间距离很近可以形成协作分集,该文对这种网络进行了研究,引入多天线技术(MIMO)中的波束成型技术来消除信道间干扰,实现并行传输数据,分析了协作传输策略,结合协作传输策略对中继节点的功率分配进行了优化,基于合协作传输策略设计了一种基于方向天线的MAC协议.经过分析和实验仿真,基于MIMO波束成型的协作传输方法在相同情况下比其它的方法增加15％以上的信道容量.     

无线多跳网络中支持多媒体QoS的中继节点转发队列调度算法研究

随着网络应用的日益广泛,一个通信网络往往需要支持多种业务。文章针对无线多跳网络,中继节点采用FIFO队列转发数据产生的时延累计效应导致的实时性服务不可用问题,提出了按照数据类型和数据包剩余时延对转发队列中数据包重新排序的策略。此策略能够在保持非实时性应用数据包时延可容忍的情况下,有效降低多媒体数据包的平均传输时延和整个系统的丢包率。     

基于IEEE802.15.4标准的无线传感器网络

设计实现了一种基于IEEE 802.15.4标准的无线传感器网络,传感器对周围的环境进行监测,内嵌的单片机对数据进行处理,通过基于IEEE 802.15.4标准的无线模块进行无线传输,构成一个无线传感器网络.对无线传感器的结构设计和无线传输网络的具体实现过程进行了阐述,最后,给出了实验数据,并进行了分析.     

Ad Hoc路由协议在两种节点配置模型下的性能分析

对无线传感器网络中存在的两种节点配置模型,随机节点配置模型和四连通全覆盖优化节点配置模型进行性能分析.根据通信半径(表示为rc)和感知半径(表示为rs)的不同比率,提出一种新的仿真方法,并对这两种配置模型在不同Ad Hoc路由协议下的性能进行分析.大量的实验结果表明,四连通全覆盖优化节点配置模型不仅能减少配置成本和通信开销,而且对于不同的网络拓扑,其覆盖度、连通度和多个网络性能指标都有较大的提高.     

Robotic data mules for collecting data over sparse sensor fields

We present a robotic system for collecting data from wireless devices dispersed across a large environment. In such applications, deploying a network of stationary wireless sensors may be infeasible because many relay nodes must be deployed to ensure connectivity. Instead, our system utilizes robots that act as data mules and gather the data from wireless sensor network nodes. We address the problem of planning paths of multiple robots so as to collect the data from all sensors in the shortest time. In this new routing problem, which we call the data gathering problem (DGP), the total download time depends on not only the robots' travel time but also the time to download data from a sensor and the number of sensors assigned to the robot. We start with a special case of DGP in which the robots' motion is restricted to a curve that contains the base station at one end. For this version, we present an optimal algorithm. Next, we study the two‐dimensional version and present a constant factor approximation algorithm for DGP on the plane. Finally, we present field experiments in which an autonomous robotic data mule collects data from the nodes of a wireless sensor network deployed over a large field. © 2011 Wiley Periodicals, Inc.     

无线多跳传感器网络下基于粒子滤波的信道容错的目标跟踪方法

对信道衰落的无线多跳传感器网络下的目标跟踪问题, 提出一种新的信道容错的粒子滤波方法. 传感器观测数据被量化成二元信号, 经非理想无线信道多跳中继通讯到达融合中心. 中继节点采用一种二元中继策略, 中继输出是信道污染的中继信号的估计值. 在粒子滤波器下, 考虑实际的物理信道, 计算粒子的似然度函数. 将信道衰落结合进跟踪算法, 在已知信道衰落包络和信道统计分布下, 分别设计信道容错的粒子滤波算法. 仿真结果表明信道容错的粒子滤波器提高了目标跟踪的精度, 对非完美信道具有鲁棒性.