无线传感器网络中基于分簇的节点定位异常检测*

在引入WSN分簇结构基础上,提出一种分布式的节点定位异常检测方法,利用聚类拓扑减少通信量,同时降低以往集中式检测存在的单点风险。该方法不需要任何已知的部署知识或额外的硬件,每个簇的簇头节点只需根据该簇节点报告的位置和邻居表信息进行过滤计算,更新权值,即可确定和撤销定位异常的节点。通过理论分析和仿真模拟验证了这种基于分簇的节点定位异常检测方法的正确性和有效性。     

基于变宽直方图的无线传感器网络异常数据检测算法

数据的准确性是衡量无线传感器网络(WSN)性能的重要指标,异常数据检测是无线传感器网路面临的关键问题和主要挑战。提出了一种基于变宽直方图的异常数据检测算法,通过数据聚合的方式将网络中的动态感知数据聚合成变宽的直方图来准确检测出异常数据,同时避免不必要的数据传输。对算法的性能进行了理论分析,并基于真实大规模无线传感器网络系统数据进行了实验评估,结果表明算法具有很高的准确率,并有效降低了网络通信开销。     

一种无线传感器网络节点的故障检测算法

针对无线传感器网络中的数据故障问题,提出了一种新的分布式贝叶斯故障节点检测算法（DBA）。通过引入Bayesian来计算传感器节点的故障概率,利用边界节点来调整故障概率,提高故障概率的准确性,避免了大量故障节点的负面影响。最后将DBA和分布式故障检测（DFD）的性能进行了综合仿真比较。结果表明,即使在故障节点较多的情况下,DBA也能显著提高故障检测的精度。     

基于Voronoi图的无线传感器网络的节点调度机制

无线传感器网络由大量低能量、短寿命、不可靠的传感器节点组成,最小化能量消耗—延长网络寿命是一个主要的目标。对于大多数传感器应用,通过关掉网络中配置的冗余节点提供对目标区域的完全感知并降低能量消耗是一种有效的方法。据此提出了一种基于Voronoi图的节点调度算法,该算法能在保证网络覆盖范围的情况下,有效地剔除冗余节点,由此延长网络寿命。     

无线传感器网络中节点的信号处理

从性价比和体积方面来考虑无线传感器网络节点中放大器（AD623）和微处理器（MC9S08QG8）的选择，有效地实现了电池供电和低成本的批量生产。同时从软硬件方面来实现节点的信号处理，从而得到采样数据准确性较好的数据采集系统。     

基于多元分类的无线传感器网络恶意节点检测算法

无线传感器网络是一个暴露在开放环境中的分布式网络,各节点之间相互独立,缺乏中心节点和监控节点,极易受到恶意节点的攻击.为了对无线传感器网络中的大量传感器节点进行恶意节点检测,提出了一种基于多元分类的恶意节点检测方法.提出的检测方法是在已知少量传感器节点类型的前提下,抽取与已知恶意节点类型相关的传感器节点属性,建立关于全...     

无线传感器网络中一种基于接收功率异常的入侵检测算法

虽然静态传感器节点计算能力和通信能力较差,但是它们具有自己独特的特征,可以获取比较稳定的临域节点信息.利用这个特征可以检测网络异常情况以及临域节点的通信行为,为传感器网络提供安全保障.为了使传感器节点能够检测出入侵者,需要先建立一种简单的基于临域节点的动态统计模型,然后用一种低复杂度的检测算法监测已接收到的数据包的接收功率.首先介绍了一种基于无线传感器网络安全的入侵检测算法,然后介绍了一种基于该算法的节点协作检测技术,节点协作指的是对攻击的联合确认,以及邻居节点共同反抗入侵者的协作行为.     

基于Voronoi图的无需测距的无线传感器网络节点定位算法

将Voronoi图应用于无线传感器网络定位问题中,提出了VBLS(Voronoi diagrams based localization scheme)定位算法.它首先对接收到的anchor节点的接收信号强度(RSSI)从大到小进行排序,然后利用UDG图依次计算每个anchor节点的Voronoi区域,最后将所有Voronoi区域交集的质心输出作为定位结果.通过仿真将VBLS和另外两种无需测距的定位算法(W-Centroid和Centroid)进行了比较.仿真结果表明,对于anchor节点随机摆放的情况,VBLS的定位误差比Centroid和W-Centroid分别降低了18%和13%;对于anchor节点均匀摆放的情况,VBLS的定位误差比Centroid降低了7%,比W-Centroid增加了2%.     

基于子图拉普拉斯谱的异常传感器检测及识别方法

无线传感器网络中传感器异常检测是确保数据可靠性和系统正常运行的重要环节.将无线传感器网络用图模型描述,针对图上边缘区或稀疏区的异常传感器难以检测及识别的问题,本文提出了一种基于子图拉普拉斯谱的异常传感器检测及识别方法.该方法首先对系统图进行子图划分,再将图上信号转换至拉普拉斯谱信号,然后经低通滤波器处理,将图频域信号还原至节点域信号,通过比较还原信号与采集信号来判断子图的异常情况,最后对异常子图进行分析识别.基于公开数据集验证,本文所提方法对于无线传感器网络中单个异常传感器的检测率可以达到95％以上,其漏检率与误检率为15％以下,检测效果优于其他现有方法.     

无线传感器网络自私节点检测的仿真研究

研究无线传感器网络安全问题.在无线传感器网络中,节点协作需要消耗能量,由于节点能量有限,并不是所有的节点都愿意参与协作,而出现自私节点.自私节点对整个网络中吞吐量和全网通信延时的产生影响,会使网络存在严重的安全性问题.为了检测及预防网络中节点的自私行为,提高无线传感器网络的安全性,提出了一种博弈论无线传感器网络自私行为检测方法.通过检测无线传感器网络的自私节点,并对拒绝协作行为进行惩罚,通过节点与其邻居节点进行的不断博弈过程,广播节点的效用变化加强网络中节点的协作性能进行仿真.仿真结果表明,对无线传感器节点的自私行为实施惩罚机制,大大增强节点间的相互协作,节省了不必要的能耗,提高了自私节点检测的准确率,延长了整个网络的生命周期,为网络的安全性提供了有效保证.     

无线传感器网络智能红外控制节点的实现

无线传感器网络(WSN)是一种全新的信息获取和处理技术,其巨大的应用前景受到学术界和工业界越来越广泛的重视。红外控制技术以其通用性强、价格低廉的优点在生活中应用普遍。将无线传感器网络与红外控制技术相结合,设计了一种具有智能红外控制功能的无线传感器网络节点,该节点利用红外功能模块对红外信号学习并智能存储到EEPROM中,然后按需将预先存储的红外编码发送,达到控制红外终端的目的。另外,利用简单网络管理协议(SNMP)服务器可以对节点的红外控制功能实现远程控制。最后,对新设计的传感器节点进行了测试,证明了该方案的可行性。     

无线传感器网络中基于动态规划的节点高效部署算法

针对传感器提供的信息不可靠导致的节点部署问题,研究了4种不同的静态无线传感器网络(WSN)部署形式,并将这4个组合优化问题归纳为NP完全问题,提出了一种基于动态规划的不确定性感知节点部署算法进行求解。算法首先为感兴趣区域内的传感器节点找到其最佳的K个部署位置,然后从K个部署位置中选择最优部署方案。该算法能够在保证覆盖范围和连接性的前提下确定最小数量的传感器及其位置。仿真实验结果表明,相对于当前最新的其他传感器部署策略,所提算法在均匀覆盖、优先覆盖要求以及网络连接性下的性能都更优。     

基于无线传感器网络的DV-Hop定位算法的改进

在无线传感器网络的定位算法中,距离向量-跳段(DV-Hop)是典型的无需测距算法之一,但其定位精度不高。为提高算法的定位精度,通过对DV-Hop算法的理论分析,找出该算法产生误差的主要原因。针对该算法存在的缺陷,新算法巧妙利用无线信号在同种介质中传播速度的不变性,用计数器来测量锚节点间的传送时间以及锚节点与未知节点间的传送时间,并利用该时间比例来修正未知节点的估计距离。通过仿真实验表明:新算法减少了定位误差,提高了定位精度。     

无线传感器网络局部协同定位算法

针对无线传感器网络中距离定位算法精度和覆盖率低的问题,提出了局部协同定位算法(LCLA)。该算法通过对节点路径损耗指数的局部计算,将通信中受到环境或者障碍物影响的锚节点判定为无效锚节点;同时引入协同定位思想,将满足误差要求的已定位节点升级为锚节点,并参与其他未知节点的定位,以提高定位的覆盖率。节点定位时,若收到多个锚节点信号,优先选取初始的有效锚节点对其进行定位;当有效锚节点个数不足以定位时,再选取升级后的锚节点,以减少累积误差,提高定位精度。仿真结果表明,局部协同定位算法在定位覆盖率和精度方面优于改进的接收信号强度指示(RSSI)定位算法、多维尺度分析(MDS-MAP)算法和协作定位算法。     

无线传感器网络DV-Hop定位算法的改进

DV-Hop定位算法利用跳数乘以平均每跳跳距估算节点间距离,针对算法过程存在缺陷导致定位误差较大的问题,在不改变原算法的步骤,也不需要额外增加硬件设备的条件下,从两个方面对传统DV-Hop定位算法进行了改进:一是基于节点的通信半径对节点间的跳数进行修正;二是借助信标节点间的估计距离与实际距离的偏差对平均每跳跳距进行修正。仿真实验表明,在相同的网络环境下,改进后的算法与传统算法相比定位误差减少了15%左右;与另外一种利用估算出的理想跳数值对信标节点间的实际跳数值进行修正的改进算法相比,定位误差也有5%~7%的降低。实验结果表明所提出的改进算法能更有效地降低节点间的距离估算误差,提高定位精度。     

基于信号功率随机衰落模型的无线传感器网络干扰感知路由

为了降低无线传感器网络信号功率的衰减以及节点干扰对数据传输效率所造成的影响,提出了一种基于信号功率随机衰落模型的无线传感器网络干扰感知路由。首先,根据概率论提出了干扰节点不同分布情况下成功传输数据的两种概率干扰模型,并将节点的干扰、路由收敛及节点剩余能量问题作为路由度量建立了干扰感知路由;然后,通过将干扰、路由收敛,以及节点剩余能量作为评估权值,来共同决定最佳的下一跳节点。通过NS2的仿真数据表明,与基于差异化服务的干扰感知路由算法和基于编码的干扰感知路由协议相比,所提出的算法在数据投递平均成功率、能量消耗及平均延迟时间上均有一定优势。     

基于改进正弦余弦算法的无线传感器节点部署优化

为了提高无线传感器网络（WSN）的性能，提出了一种基于改进正弦余弦算法（ESCA）的节点部署优化方法。首先，引入双曲正弦调节因子和动态余弦波权重系数，以平衡算法的全局探索与局部开发能力；然后，提出了一种基于拉普拉斯和高斯分布的变异策略，避免算法陷入局部最优。对于基准函数的优化实验结果表明，ESCA相比引力搜索算法、鲸鱼优化算法、基本正弦余弦算法（SCA）及其改进算法具有更高的收敛精度和收敛速度。最后，将ESCA应用于WSN节点部署优化，结果表明其优化覆盖率相比改进粒子群优化算法、外推人工蜂群算法、改进灰狼优化算法和自适应混沌量子粒子群算法分别提高了1.55个百分点、7.72个百分点、2.99个百分点和7.63个百分点，用更少节点便可达到相同目标精度。     

基于DV-HOP的无线传感器网络定位算法

通过对DV-HOP算法的理论分析,找出其产生误差的主要原因,提出相应的改进算法,即对未知节点与锚节点之间的估计距离做出修正,该修正值由多跳的校正值和锚节点的平均每跳距离误差所组成,同时将总体最小二乘法（TLS）应用于定位中,进一步提高了定位精度。选用Matlab进行相关仿真,结果表明：改进算法的定位精度比原算法及部分现有改进算法有明显的提高。     

无线传感器网络备份路径分簇算法

在路由协议中利用分簇技术可以提高无线传感器网络的可扩展性。针对无线传感器网络(WSN)中分簇算法的不足,提出了基于备份节点策略的EDC算法,传感器节点在其簇头失效后仍可以通过其备份路径传输数据。通过OMNeT++平台上的仿真实验表明,EDC在网络重建时间、失效节点数量较其他WSN协议有明显的改善。