基于蜂窝网格锚点的虚拟力导向节点部署算法

为满足覆盖需求,提出了一种基于蜂窝网格锚点的虚拟力导向节点再部署覆盖增强算法;算法基于传感器节点覆盖圆盘与其邻居节点覆盖圆盘的交点构成正六边形蜂窝时,有效覆盖面积最大理论,设置对随机部署的节点虚拟引力锚点作为虚拟力导向移动的目标,建立锚点对节点的虚拟引力,建立节点之间虚拟斥力来避免节点移动中的碰撞问题;完成随机播撒的节点在虚拟力的作用下的再部署,提高覆盖率,保证覆盖质量;Matlab R2012a仿真实验中,随机部署不同数量的节点,网络覆盖率均较快达到95%以上,满足覆盖需求。     

基于虚拟力和多种群粒子群的覆盖优化HSN节点部署并行算法

针对异构传感器网络中由于节点随机部署而导致覆盖盲区和覆盖冗余的问题,以最大化网络的覆盖率为目标,设计了一种基于虚拟力和多种群粒子群的异构移动节点部署并行算法;首先建立了改进的异构节点概率感知模型和目标优化函数,然后采用虚拟力算法在虚拟力的作用下引导节点移动进行初始部署,为了进一步提高网络的覆盖率和部署的效率,采用改进的多种群粒子群并行算法实现对节点部署的寻优,并定义了具体的部署算法,为了增强网络的鲁棒性,设计了一种当节点失效时的自适应节点替换机制;仿真实验表明:文中方法得到的平均网络覆盖率为95.6%,与其它方法相比,具有较高的网络覆盖率和较少的部署时间,具有较大的优越性。     

WSN中基于虚拟力的移动覆盖算法

以往移动覆盖算法的主流思想通常为：根据特定算法移动部署好传感节点后,转为静态无线传感器网络进行工作,即网络只在节点部署阶段处于移动状态。针对稀疏无线传感器网络按此思想覆盖率极低,并且通常网络也只需对目标区域实现动态覆盖的问题,提出了基于虚拟力的移动覆盖算法。算法采用虚拟力思想部署节点,划分出节点工作区,并依据等周定理规划出移动轨道,以最小化节点移动距离,并减少重叠覆盖面积,降低感知能耗。仿真实验结果表明,该算法实现了对目标区域的高覆盖率,并有效提高了网络的能量利用率,具有较强实用性。     

多障碍的有向异构传感器网络覆盖优化算法

针对多障碍影响的有向异构传感器网络中的覆盖问题,在满足有向感知模型的基础上,提出了基于虚拟势场的多障碍的有向异构传感器网络覆盖优化算法PCMODH。该算法通过引入重叠质心和有效质心的概念,对多障碍影响的有向异构传感器网络进行邻居节点的虚拟受力优化、节点往复运动优化、边界节点及障碍物节点处理。该算法优化了随机部署产生的覆盖问题,提高了多障碍的有向异构传感器网络的覆盖率。仿真结果证明了该算法的有效性。     

基于Voronoi图的三维移动传感器网络自主部署算法

针对给定目标区域的节点自主部署问题,传统的虚拟力方法容易产生覆盖重叠和覆盖空洞,并且计算所需要的参数具有不确定性.文中提出了两种基于 Voronoi 图的三维移动传感器网络的自主部署算法 TDADA-Ⅰ和 TDADA-Ⅱ(Autonomous Deployment Algorithm of Three-dimensional Mobile Sensor Network Based on Voronoi Diagram).Voronoi图具有良好的邻近性、邻接性和快速划分区域的特性.该算法计算每个Voronoi区域的重心,使节点向Voronoi区域的重心移动,经过多次迭代构造Voronoi图使得节点移动到最佳位置,从而提高被监测区域的网络覆盖率.仿真实验结果表明,TDADA-Ⅰ和TDADA-Ⅱ有效的提高了被监测区域的网络覆盖率,TDADA-Ⅰ从85.27%提高到了96.04%,TDADA-Ⅱ从85.27%提高到了92.07%.实验结果证明了算法的有效性和正确性.     

三维水下移动传感网多目标有向路径覆盖增强研究

水下传感网中实现多个移动目标的协同追踪任是一个技术难题,针对这个问题论文提出了一种分布式的多目标有向路径覆盖增强算法。在实际的三维水下传感网中,水下传感器节点会随着水流运动而移动,被追踪的目标具有自主行动能力。假设移动规律遵从Meandering Current Mobility模型,多个运动目标沿着基于概率的Random Walk移动模型轨迹运动。在论文提出的算法中,覆盖运动路径的传感器节点通过两跳邻居节点范围内的水下传感器节点协同决策来实现最大化路径覆盖,通过调整水下传感器节点自身的有向覆盖方向达到多目标轨迹路径有向覆盖率平均值最大,并使多目标轨迹路径有向覆盖率标准方差尽量小。最后论文通过MATLAB软件仿真来验证分布式覆盖增强算法的有效性,能够显著提高多个移动目标的路径覆盖率。     

微粒群融合虚拟力的异构网络覆盖优化策略

研究异构无线传感移动网络的节点覆盖优化问题。为了有效提高异构网络覆盖率,在分析了传统虚拟力算法缺陷的基础上,提出了一种将虚拟力影响因子融入微粒群算法,以解决网络全局优化。首先以网络有效覆盖率为优化适度值,建立网络覆盖数学模型,然后计算六边形布局下的虚拟力距离阈值,将其作为影响参照值作用到微粒群中,防止微粒陷入局部极值,从而指导微粒进化,得到最优网络覆盖;最后通过仿真测试算法性能。仿真结果表明,在由骨干节点与普通节点组成的异构网络中,微粒群融合虚拟力优化算法有更加明显的改善网络覆盖率的优势,且得到经过此算法优化的任何随机部署无缝覆盖的最佳节点数量。     

基于虚拟力算法的WMSNs覆盖研究

为了提高无线多媒体传感器网络（WMSNs）区域覆盖率,在传感器节点随机部署后,通过调节传感器节点的感知方向,使节点从感知重叠区域向覆盖盲区转动,提高网络覆盖率。针对现有算法中存在覆盖效率和覆盖率不能统一的问题,提出一种改进的虚拟力覆盖算法（VFARCR）,该算法利用传感器节点感知扇形区域质心点间的斥力调节感知方向,且通过传感器节点间的覆盖冗余度的决定方向调整的大小,虚拟力和覆盖冗余度共同控制传感器的转动。仿真实验表明：该算法提高了覆盖效率和覆盖效果,提高了虚拟力覆盖算法的性能。     

有向异构传感器网络覆盖优化算法

针对有向异构传感器网线随机部署产生覆盖重叠和盲区这一问题,受到虚拟势场算法的启发,提出了基于虚拟势场的有向异构传感器网络覆盖优化算法（PCADH）。以有向感知模型为基础,引入重叠质心、有效质心和虚拟边界质心的概念,对有向异构传感器网络进行虚拟受力优化、节点往复运动优化和边界优化处理。仿真结果表明：算法可以快速有效地提高有向异构无线传感器网络的覆盖率。     

差分进化融合混合虚拟力的有向传感器网络覆盖算法

针对感知方向可调的有向传感器网络（DSN）,为最大限度减少覆盖空洞和重叠区,从而提高有效覆盖率,提出了差分进化融合混合虚拟力的DSN覆盖算法。首先,建立有向感知模型,分析节点之间、节点与障碍物之间及节点与边界之间的混合虚拟作用力,在此基础上建立节点旋转角度与作用力之间的调整公式;然后,为弱化混合虚拟力造成的局部次优解缺陷,引入差分进化模型,将虚拟力作为进化更新的一个影响因子,节点间经过变异、交叉及选择操作来寻找最佳适度值,提高有效覆盖率。覆盖仿真实验表明,在100 m×100 m监测区域下,求得100次随机部署后经过差分进化融合混合虚拟力算法网络有效覆盖率提高了19.68%,而经过混合虚拟力算法和差分进化算法的覆盖率分别提高了10.32%和11.35%;差分进化融合混合虚拟力算法在迭代80次左右网络趋于稳定,而混合虚拟力算法和差分进化算法分别需要130次和140次左右迭代。相对于混合虚拟力算法和差分进化算法,将两者相结合的差分进化融合混合虚拟力算法的收敛速度更快,有效覆盖率提高更明显。     

基于安全连接的 WSN 节点优化部署

针对目前无线传感器网络节点覆盖优化方案中,无线传感器网络节点位置移动会破坏节点间的共享密钥的问题,采用了一种基于泰森多边形形心引力和存在共享密钥节点间的安全连接虚拟力的无线传感器网络部署方案.该方案以提高节点覆盖率为优化目标,引入安全连接虚拟力,以保证节点的安全连接;采用改进泰森多边形形心引力的虚拟力方案,能够有效指导节点散布过程和实现全局优化.通过仿真实验表明,本文方案能够提高节点的覆盖率,并且能够的减小存在共享密钥的安全连接的破坏.     

一种基于虚拟力的移动传感器网络再部署算法

针对移动传感器网络中,数据的大规模定向传输的实际特性,提出一种基于虚拟力的移动传感器网络节点精确部署算法（VFPDA）。通过引入“中继节点簇”的概念,在源节点到目的节点之间生成多条虚拟“引力线”,这些引力线相互衔接从而构成一条虚拟的通路,然后吸引周围的移动节点向其靠拢,在“引力线”所产生的引力以及节点之间的斥力等作用力的共同作用下,构建一条从源节点到目的节点的通路。实验仿真验证了该算法的有效性。     

基于密集度的虚拟力节点部署算法

针对移动传感器网络节点部署易出现分布不均和能量消耗过高等问题,在传统虚拟力节点部署算法的基础上,提出一种基于密集度的虚拟力节点部署算法,通过对节点所受合力进行分析,推导出具有一定适应性的虚拟力引力参数和斥力参数,同时引入节点密集度的概念,利用节点自身密集度来选择虚拟力模型中最优距离阈值,从而改进传统的虚拟力模型,最终实现网络节点的部署优化.仿真结果表明,在随机部署的情况下,本文提出的算法能够更有效地提高网络覆盖率,减少覆盖漏洞并延长网络的生命周期.     

一种优化WSNs节点部署的变步长虚拟力算法

针对传统虚拟力算法的后期稳定性较差,容易导致覆盖率降低的问题,提出了一种基于sigmoid函数的变步长虚拟力算法,通过每次迭代减小误差的方法,调整节点每次移动的步长,即节点移动的速度,提高收敛速度和后期稳定性.采用0—1圆盘节点感知模型,在800 m×700 m的矩形监测区域内,对提出的算法进行了仿真研究.仿真结果表明:与传统虚拟力算法相比,所提算法在保证收敛速度的同时,覆盖率均值提高了4.23%,覆盖率最优值提高了1.52%,稳定性提高了95.05%.     

数据传输时延和跳数受限的Sink节点移动路径选择算法

考虑实际无线传感网系统中数据传输时延和跳数受限情况,且为降低算法的时间复杂度,提出一种移动无线传感网的Sink节点移动路径选择算法（MPSA）。在MPSA算法中,Sink节点采用分布式最短路径树算法收集k+1跳通信范围内传感节点的相关信息和感知数据,采用虚拟力理论计算边界、障碍物和空洞区域的虚拟斥力、第k+1跳未覆盖传感节点的虚拟引力和所有虚拟力的合力,根据停留次数、合力大小和方向等信息计算当前网格中心的停留时间和下一个停留网格中心。仿真结果表明：MPSA算法根据传感节点的位置、剩余能量等信息,寻找到一条较优的移动路径,从而提高Sink节点的数据收集量和节点覆盖率,降低传感节点的感知数据丢弃量。总之,在数据传输时延和跳数受限下,MPSA算法比RAND算法、GMRE算法和EASR算法更优。     

基于虚拟力的LoRa浮标网络覆盖优化算法

无线传感网络（WSN）节点部署问题是目前无线传感网络应用研究的关键点。针对传统网络节点部署存在收敛速度慢、全局优化性能不强、感知角度受限的问题,提出一种虚拟力导向的全向感知覆盖算法（VFOPCA）。该算法在传统虚拟力算法的基础上提出热点区域与节点间的受力模型,并采用0/1圆盘覆盖模型,对网络节点部署进一步优化。实验仿真表明,虚拟力导向的全向感知覆盖算法能快速有效地实现网络节点全局优化部署,与VFA、DACQPSO等全向感知模型算法相比,该算法覆盖程度更好、收敛速度更快、能耗程度更低。     

一种基于数据融合的传感器网络部署方案*

采用基于指数衰减的概率感知模型来研究数据融合对覆盖性能的影响,提出节点的虚拟半径概念以量化表示数据融合对覆盖性能的改善效果,同时提出了融合覆盖和虚拟部署的概念。提出了一种基于正多边形方式的规则虚拟部署方案,分析了该部署方案对节点部署密度的影响。理论分析表明,虚拟半径内参与融合的传感节点的个数不能超过6,否则数据融合技术就不能减小传感节点的部署密度。同时也分析了节点在随机分布情况下的覆盖调度情况,提出了一种改进的基于虚拟半径的覆盖调度算法。实验表明,基于指数衰减感知模型的数据融合方案能有效地提高传感器网络的     

基于萤火虫算法的无线传感器网络节点重部署策略

节点部署是无线传感器网络研究的重要问题之一.针对节点部署过程中的能量空洞问题,提出了一种基于萤火虫算法(FA)的节点重部署(NRBFA)策略.首先,在节点随机部署的传感器网络中,利用k-means算法进行分簇并引入冗余节点;然后,利用FA移动冗余节点,以分担簇头(CH)负载并均衡网络中节点的能耗;最后,再次利用FA寻找...     

基于虚拟力移动锚节点的3D-DVHop-ACR定位算法

针对传统以及各种经改进的3D-DVHop算法对未知节点定位误差较大,且未对定位成本进行实质性降低的问题,提出一种基于虚拟力移动锚节点的3D-DVHop-ACR定位算法.该算法引入虚拟力移动锚节点,在降低定位成本的同时可使锚节点移动路径遍历整个网络空间且不会进入网络空洞区域;通过RSSI值辅助测距与三维跳距加权修正节点间跳数和跳距,利用所有锚节点定位误差修正各未知节点估计坐标;同时,结合最大似然估计法对邻居节点数不小于3的节点继续精化,以进一步降低定位误差.     

无线传感器网络中 Schnyder 路由算法的优化与实现

基于节点虚拟位置的几何路由协议是无线传感器网络研究的一个重要方向。目前,Schnyder路由算法中,当网络拓扑中节点失效时,Schnyder wood的结构被破坏,贪婪条件满足的概率将随着节点失效率的升高而急剧降低,算法已不能保证消息的可达。受现实生活中指南针的启发,本文针对这一问题提出一种新的算法,采用计算源节点分别与下一跳节点和目的节点形成的角度作为选择下一跳节点的依据,称为贪婪指南针双模型路由算法,可以在节点失效较高时仍保证消息的可达。最后,通过实验验证该改进算法可以有效改善几何路由算法中由于节点失效而导致的消息不可达问题。