WSN中基于可调感知半径的节点睡眠算法

讨论在无线传感器网络中节点的感知半径可调的情况下,如何合理设计节点的拓扑结构,实现网络的能量负载均衡、延长网络的生存周期。在保证覆盖和连通的前提下,分析当感知半径可调时节点的分布特征和拓扑结构,并对现有的冗余节点移除算法进行改进,提出一种自适应调节感知半径冗余节点睡眠算法(AASRS)。实验结果表明,该算法可以提高网络的能量负载均衡水平,并能最大化节点的感知覆盖区域,且使用的活动节点较少。     

无线传感器网络最小连通覆盖集问题求解算法

降低能耗以延长网络生存时间是无线传感器网络设计中的一个重要挑战.在传感器节点高密度部署的环境中,在保证网络性能的前提下,仅将最少量的节点投入活跃工作状态,而将其余节点投入低功耗的睡眠状态,是一种节约系统能量的有效方法.如何计算同时满足"覆盖要求"(工作节点必须能够完全覆盖目标区域)和"连通性要求"(工作节点组成的通信网络必须是连通的)的最小节点集合,是一个NP难问题.设计了一种基于目标区域Voronoi划分的集中式近似算法(centralized Voronoi tessellation,简称CVT),用于计算完全覆盖目标区域所需要的近似最小节点集.当节点通信半径大于等于2倍感知半径时,CVT算法构造的节点集是连通的;当节点通信半径小于2倍感知半径时,设计了一种基于最小生成树(minimum spanning tree,简称MST)的连通算法来计算确保CVT算法构造的覆盖集连通所需的辅助节点.理论分析和实验数据表明,CVT(+MST)算法的性能在时间复杂性和连通覆盖集大小方面都优于已有的贪婪算法.     

与位置无关的无线传感器网络连通性覆盖协议

解决在没有节点位置信息的情况下,如何能量有效地保证网络连通性覆盖的问题.分析了节点覆盖与区域覆盖之间的关系,并给出了节点覆盖等于区域覆盖的充分必要条件.根据分析结果,基于构建连通支配集CDS(connected dominating set)的Rule K算法,提出了一种与节点位置无关网络连通性覆盖协议LICCP(location-independent connected coverage protocol).在LICCP协议中,每个节点根据本地节点密度选择合适的通信范围,利用Rule K算法选出的工作节点提供高质量的网络连通性覆盖.模拟实验结果表明,LICCP协议能够在较长时间内能量有效地提供高质量的网络覆盖,并保证网络的连通性.     

机场噪声监测无线传感网络最小连通覆盖集研究

针对机场噪声监测无线传感网络中的最小连通覆盖集问题,设计了一种基于目标区域Voronoi划分的集中式近似算法,用于分析完全覆盖目标区域所需的最低要求的节点集;为了更好地调整噪声监测节点的感知半径Rs与通信半径Rc的比值关系,在通信半径小于两倍感知半径时,提出了一种基于最小生成树的连通算法用以确保CVT算法构造的覆盖集连通所需的辅助节点。理论分析与仿真实验表明,与现有常用的集中式贪婪算法和DVC算法相比,CVT(+MST)算法的性能在时间复杂性和连通覆盖集大小等两方面都较优。     

随机通信时延下传感器连通覆盖保持算法研究

随机通信环境下传感网络节点信息传输随机性较强，导致传感器网络的连通覆盖难以保持。为此，提出基于模拟二维分析的传感器连通覆盖保持算法。标记传感器感知范围内任意一个节点形成的感知圆，以该圆作为传感器对该节点的初步覆盖范围，分别计算该节点、相邻节点端与传感器端间接收到能量的起始时间，构建不同时延量对节点实际覆盖度、覆盖面积以及覆盖概率的影响模型。获取单节点与整个区域的覆盖范围重叠部分，根据串联覆盖路径连通覆盖法约束传感器节点，实现连通及覆盖的保持。设置通信时延为5m/s和20m/s，设计仿真实验。实验结果验证了所提方法受到时延环境的影响较小，且耗时更短，适应能力强，连通覆盖保持的范围更广，该方法具有实际应用价值。     

基于室内WSN覆盖问题研究

基于室内环境的无线传感器网络(WSN)有其特殊性,无需考虑因网络系统能量的下降而导致的网络瘫痪和节点的能量均衡问题[1],但基于三维室内环境的网络覆盖、节点部署、连通成为其主要亟待解决的问题,重点研究传感器节点感知模型的改造、室内三维空间的网络覆盖及3D-cover(分层覆盖算法)设计。     

基于能耗均衡的WSN连通覆盖集构建算法

为提高无线传感器网络的能量利用率,提出一种基于能耗均衡的连通覆盖集构建算法EBACCS。该算法以概率覆盖模型为基础,采用Voronoi图划分目标区域,获得网络冗余节点,根据能量权值函数,从冗余节点中选出必要的连接节点建立一个优化的连通覆盖集。理论分析和仿真实验结果表明,EBACCS能够保证网络的连通性与覆盖性,均衡节点能耗,延长网络寿命。     

可持续WSN中基于能量采集感知的中继节点部署算法

基于可持续无线传感网络WSNs(Wireless Sensor Networks),提出基于能量采集感知的中继节点部署EHA-DRN(Energy Harvesting Aware-based Deploying Relay Nodes algorithm)算法.EHA-DRN算法利用功率beacon包给网络内节点补给能量.先依据节点的能量采集率,计算边权重,再利用克鲁斯卡尔(Kruskal)算法构建最小生成树.然后,依据最小生成树,检测不能完成数据传输任务的低能量节点.最后,在这些节点附近部署中继节点,从而修复覆盖空洞,保持网络连通.实验数据表明,与MBA算法相比,提出的EHA-DRN算法降低了部署成本,并提高了数据包传递率.     

多感知范围无线传感器网络中一种分布式目标覆盖算法

基于多感知范围无线传感器网络中节点与目标的覆盖关系,设计了一种目标生命期评估机制。鉴于网络生命期由具有最小生命期的目标决定,在分析节点感知半径变更影响的基础上,提出了两种提高最小目标生命期的策略,建立了一个动态目标覆盖博弈模型,并证明了该博弈存在纯策略的纳什均衡。本文设计了一种分布式目标覆盖算法,算法中节点根据邻居节点的能量分布和目标覆盖情况,选用最优感知半径,以确保目标完全覆盖并延长最小目标生命期。仿真结果表明,在不同的网络中所提算法均能有效地延长网络生命期。     

无线传感器网络概率覆盖控制研究*

在无线传感器网络中进行覆盖控制能有效缓解无线传感器网络中节点能量受限的问题,通常采用的是基于二元感知模型的几何方法计算休眠冗余节点,其算法在实际应用中受到局限,不够精确。针对此问题,将提高能量利用效率作为重要指标,采用概率感知模型,提出一种新的覆盖控制算法(PSMC)。仿真结果表明,PSMC算法在较好地保持网络覆盖度的同时,可关闭大量冗余节点,有效地延长了网络寿命。     

基于测距的无线传感器网络均衡式招募调度算法

节点调度是均衡无线传感器网络能量有效方法之一．分析基于测距的睡眠调度算法（RBSS）发现其招募节点能耗过大,造成其过早死亡,影响网络的生命周期．针对这个问题,本文在正六边形覆盖模型的基础上,基于能量均衡思想,提出基于测距的均衡式招募调度算法（RBDRS）．RBDRS算法将协作节点招募的任务转移到新招募的协作节点上,均衡网络能耗．招募节点通过测距招募距其最远的邻居节点作为协作节点,协作节点再依次为招募节点招募新的协作节点,直至无法招募到新的协作节点．仿真实验结果表明,与RBSS算法相比,在不增加额外开销的条件下,RBDRS算法能够有效减少工作节点数目,提高网络覆盖率,均衡网络能耗,延长网络生命周期.     

无线传感器网络的任意覆盖率节点配置

研究了任意覆盖率下的无线传感器网络分布式节点自动配置问题. 首先, 针对正六边形拓扑架构下的网络覆盖, 给出了节点密集分布条件下的覆盖率与相邻工作节点间距的解析关系, 从而得到了理想条件下部分覆盖的最优节点配置. 考虑到实际系统中有限的节点密度和节点的随机分布, 进一步提出了一种可以在此条件下实现任意覆盖率的部分覆盖协同优化算法(Optimized collaborative partial coverage, OCPC). OCPC通过节点间的动态协同唤醒最接近于理想配置的工作节点并使其他节点睡眠以节省能量. 以尽可能少的工作节点达到网络的覆盖和连通需求并降低网络的能耗, 进而达到网络的感知任务和能量消耗的有效折衷. 仿真表明, OCPC可以有效地实现任意期望覆盖率下的网络配置并保持网络连通, 同时, 与经典覆盖算法PEAS (Probing environment and adaptive sleeping)和OGDC (Optimal geographic density control)相比, 在网络的节能方面也具有明显的优越性.     

有向传感网分块区域p-覆盖节点调度算法研究

本文研究了分块区域p-覆盖的有向传感网节点调度问题,并提出了一种有效延长网络生存时间的节点调度方案。将区域划分为拥有不同监测需求的子区域,从有向传感器节点感知模型出发,设计了基于网格划分的节点感知范围度量方法,并在此基础上提出了分布式分区域节点调度算法DSSA( Distributed Subarea Sensor-schedule Algorithm),该算法是一个选取最少数量的节点去对每一个子区域进行p-覆盖的分布式贪心算法。算法同时还考虑了整体网络的连通。通过仿真深入评估了DSSA算法的性能。对比实验结果表明,DSSA算法可以显著延长网络生存时间。     

物联网感知层改进型正方形剖分节点调度算法

设计合理的节点调度机制是提高物联网感知层能效性的重要方法。探讨了基于正方形剖分模型的节点调度算法,在此基础上对其通信模型进行扩展,在保持100%的组网络覆盖率及组全局连通性的前提下,通过改进剖分正方形边长取值机制,提出一种改进型正方形剖分节点调度算法。实验结果表明,改进后算法可有效降低系统能耗,延长网络寿命。     

无线传感网中基于正方形剖分的节点调度算法

节点调度机制是解决无线传感器网络节点能量受限问题的重要方法,提出了一种基于节点位置信息和正方形剖分模型的传感区域分布式快速分区方法;在此基础上,提出了一种基于分组的分布式节点调度算法。理论分析与仿真实验表明,新算法具有比传统方法更好的节点调度性能,可同时保持100%的网络覆盖率与分组全局连通性。     

Cluster based node scheduling method for wireless sensor networks

By researching on the node scheduling problem of m-covered and connected sensor networks,a new concept of two-hops-cluster is proposed in this paper,and based on it,a new distributed node scheduling algorithm THCNS for allocating all nodes in the sensor network into k(k≤m) different groups {0,1,...,k 1} is designed,without requiring location information.Our algorithm guarantees that each group to be connected and maintains the coverage ratio with high possibility.Theoretical analysis and simulation results show that it has better performance than previous randomized scheduling scheme,and can prolong the lifetime of the sensor network effectively.     

分层传感器网络的最大化寿命模型与求解

针对矩形传感器网络,给出了满足连通覆盖约束条件的分层传感器网络最大化寿命模型,提出一种非均匀的节点布置算法,通过分析节点的能耗来计算层的宽度,并定量规划了每层中节点的数目。仿真实验表明,基于分层的非均匀节点布置算法能有效延长网络的寿命。     

无线传感网络中部分覆盖与拟连通冗余节点的研究

随机部署的无线传感网络通常包含大量的覆盖与连通冗余节点,这些节点不仅造成大量的能源浪费,同时影响网络的性能。为此,需要对网络中的覆盖与连通冗余节点进行有效的调度配置。考虑到无线传感网络中覆盖与连通冗余节点识别算法的复杂性,提出了一个新的“部分覆盖与拟连通的冗余节点”概念,它对网络具有同覆盖与连通冗余节点类似的影响,与覆...     

无线传感器网络中覆盖盲区发现算法

传感器节点的随机部署不均匀或者能量耗尽,可能导致无线传感器网络(WSNs)出现覆盖盲区。针对WSNs中覆盖盲区的问题,提出一种基于几何图形的分布式覆盖盲区发现算法,从理论上证明算法的有效性。算法的基本思想是以传感器节点和它的2个邻居节点构成三角形,计算三角形的外接圆半径和外接圆圆心,根据几何图形学的相关理论判断节点附近是否存在覆盖盲区。仿真实验结果表明:算法不仅能有效地检测覆盖盲区和边界节点,而且对于降低节点能量消耗也有显著成效。