一种改进菱形网格覆盖空洞修复算法

覆盖空洞的产生会严重影响目标监测区域的网络性能。本文提出一种基于混合传感器网络的改进菱形网格覆盖空洞修复算法。该算法通过改进的菱形贴片方式,指导移动节点到指定位置消除空洞区域。仿真结果表明,与TNR算法相比较,本文算法可以有效减少移动节点的使用数目,提高移动节点的利用率。     

基于移动节点的无线传感器网络覆盖空洞修复方法

无线传感器网络（ WSNs）一旦产生覆盖空洞,则会严重影响网络性能,针对此问题,提出了一种基于移动节点的覆盖空洞修复算法——联合补丁法,该算法按照预先制定的缝制方案把所需的移动节点“缝制”成一块大的“布”,然后对空洞进行直接修复。首先,在理论上证明了该算法的性能;其次,用Matlab进行仿真实验,并与基于移动节点的三角形逐个贴片修复算法（ PATT）在所需节点数和冗余度两方面进行对比;最后,对算法的稳定性进行了分析。最终表明：该算法具有较高的覆盖率和较低的冗余度。     

WSN的极坐标最小能耗覆盖空洞修复算法

针对混合无线传感器网络中的覆盖空洞问题,提出了一种基于极坐标的空洞修复算法。首先,通过计算静态节点感知圆交叉点的位置确定空洞边界点,连接空洞边界点构造空洞多边形;其次,按照极坐标方法计算每个空洞多边形中的虚拟修复节点位置;最后,建立虚拟修复节点与移动节点之间的距离数据表,将表中移动节点移动到与之匹配的虚拟节点位置上,完成空洞修复。仿真结果表明,该算法能够有效判定并修复网络中的覆盖空洞,相比同类算法,所需移动修复节点数量较少,移动节点平均移动距离较短,在提高网络覆盖质量的同时延长了网络的生存周期。     

一种基于移动节点的无线传感器网络修复方法

传感器节点的随机部署不均匀或者由于负载不均导致有的节点能量提前耗尽,导致无线传感器网络出现覆盖空洞.针对已检测到的覆盖空洞,提出一种基于相切圆的修复算法,并从理论上证明该算法的可行性.算法的基本原理是以相邻2个边界传感器节点求它们相切圆的圆心位置,即新增加的移动节点的位置,通过反复求解相切圆的圆心位置来达到修复的目的.通过仿真实验证明:算法不仅能达到90％的修复覆盖率,而且修复后的冗余度相比其他算法也较低.     

异构WSNs中节点稳定匹配的覆盖空洞修复优化算法

针对异构无线传感器网络中初始节点随机部署或节点失效产生覆盖盲区的问题,提出一种节点稳定匹配的覆盖空洞修复优化算法(ROA-NSM)。首先,对静态节点进行Voronoi多边形划分确定节点覆盖盲区,通过Delaunay三角形计算虚拟修复节点位置;其次,基于距离和能量阈值函数计算节点优先级,建立虚拟修复节点与移动节点的稳定匹配关系;最后,通过移动节点位置的移动,实现覆盖空洞修复的优化。仿真实验表明,优化算法使每个虚拟修复节点有最优的移动节点匹配,通过与已有相关覆盖空洞修复算法比较,ROA-NSM优化算法收敛速度加快,匹配次数和节点移动距离减少,覆盖率提高。     

基于链路交点相对位置信息的轻量级覆盖空洞检测算法

针对无线传感器网络（WSN）覆盖空洞导致网络性能和服务质量下降的问题，提出了一种基于链路交点相对位置信息的覆盖空洞检测算法（CHDARPI）。首先，定义空洞边界节点并计算相邻边界节点间链路的交点相对位置（RPI）值；然后，采用基于未完全覆盖交点数量（NICI）优先的策略选择空洞检测的发起节点，保证了连通覆盖空洞的并发检测。最后，在空洞检测过程中，将空洞检测消息局限于空洞边界节点之内，并根据转发节点方向角的大小制定不同场景下的转发策略，保证了空洞检测的效率。仿真结果表明：与现有基于边界节点的分布式覆盖空洞检测算法（DCHD）和基于分布式最小极角的覆盖空洞检测算法（DLPA）相比，CHDARPI在平均空洞检测时间和检测能耗方面分别至少下降了15.2%和16.7%。     

一种无线传感器网络感知覆盖空洞搜寻与修复方法

无线传感器网络部署在目标区域中用于感知和监测相关信息,由于网络能耗不均衡、环境干扰等影响,容易使某些节点提早失效,从而在网络中形成覆盖空洞,空洞的存在会严重影响无线传感器网络原本的功能和性能。因此提出一种无线传感器网络覆盖空洞的搜寻与修复方法以解决上述问题。首先利用相交节点的弦来构建和搜寻覆盖空洞,并将空洞修复问题转换为无向图求解最大团问题,从而实现以最少移动节点和最低重叠覆盖完成对空洞的修复,实验结果表明提出的方法能够高效地搜寻到覆盖空洞并完成修复,且算法的时间复杂度和能量效率都高于其他方法。     

基于改进遗传算法的覆盖空洞修复优化

针对无线传感器网络虚拟修复节点位置的不确定性使网络拓扑结构随之变化,导致网络失去连通性的问题,提出一种基于改进遗传算法的覆盖空洞修复优化方法。首先,根据空洞类型采取不同的覆盖策略,确定虚拟修复节点的位置。其次,通过改进遗传算法对待修补节点序列进行编码与适应度函数的构造,对遗传算子进行改进,避免陷入局部最优,求出传输路径的最优解,提升全局寻优能力。最后,根据改进遗传算法找到某空洞内待修补节点之间的一条最短连通路径,该空洞区域内的感测数据在某一时间周期内沿该路径进行传输通信,仿真结果表明,将改进遗传算法应用到覆盖空洞修复中是可行的,网络覆盖率明显提高,具有更好的收敛性,通过算法多次迭代能够找到空洞内各修补节点间的一条最短路径,实现网络连通,节约节点能量,延长了网络生命周期。     

基于链路交点相对位置信息的轻量级覆盖空洞检测算法

针对无线传感器网络（WSN）覆盖空洞导致网络性能和服务质量下降的问题,提出了一种基于链路交点相对位置信息的覆盖空洞检测算法（CHDARPI）。首先,定义空洞边界节点并计算相邻边界节点间链路的交点相对位置（RPI）值;然后,采用基于未完全覆盖交点数量（NICI）优先的策略选择空洞检测的发起节点,保证了连通覆盖空洞的并发检测。最后,在空洞检测过程中,将空洞检测消息局限于空洞边界节点之内,并根据转发节点方向角的大小制定不同场景下的转发策略,保证了空洞检测的效率。仿真结果表明：与现有基于边界节点的分布式覆盖空洞检测算法（DCHD）和基于分布式最小极角的覆盖空洞检测算法（DLPA）相比,CHDARPI在平均空洞检测时间和检测能耗方面分别至少下降了15.2%和16.7%。     

基于遗传算法的无线传感器网络巡航覆盖最小移动节点数研究

被监测环境的状态可以使用无线传感器网络的有效感知.本文使用无线传感器网络巡航覆盖模型实现了建筑能效监测过程.为降低基于无线传感器网络巡航覆盖模型的数据采集系统构造和维护成本并降低系统复杂度,采用MTSP问题对无线感器网络巡航覆盖最小移动节点数问题建模,提出了无线感器网络巡航覆盖最小移动节点数快速求解算法并使用遗传算法实现了快速求解算法.实验结果表明,本文提出的方法快速有效,而基于遗传算法的快速求解算法的实现可以快速确定无线感器网络巡航覆盖最小移动节点数上界.     

无线传感器网络中基于移动节点的目标覆盖方法研究

在无线传感器网络覆盖中,由于传感器节点的随机分布和随着工作时间的延长,部分节点可能因为多种原因导致其失效或损毁,从而形成监测区域中的盲区问题。基于以上问题,在研究国内外网络覆盖的基础之上,提出了一种利用可移动的传感器节点对选择性目标的覆盖方法,从理论上验证该方法能很好地解决盲区问题。     

一种面向监测区域的链路质量和覆盖保证的节点调度算法

为了降低监测区域能耗总开销和减少网络传输时延,保证监测区域网络链路质量、实现网络的全面覆盖和延长网络生命周期,设计了一种基于扫描线和节点自适应调整苏醒时隙的节点调度方案;首先,定义了系统模型即网络假设和调度目标;然后判断网络是否实现当完全覆盖,当不能全面覆盖时,通过调整部分节点的感知半径来实现网络的全面覆盖;当链路质量过差导致传输延迟过大时,通过设计从源节点到目标节点的增加节点苏醒时隙,并根据节点的剩余能量和传输延迟阈值来减少数据传输次数以降低传输延迟;在NS2环境下进行实验,结果表明:文中方法能有效地实现传感器网络监测区域的全面覆盖,降低网络的传输延迟和提高网络的生命周期,与其他节点调度相比,具有很强的优越性和实用性.     

一种基于二分编码的无线传感器与执行器网络移动覆盖算法

在无线传感器与执行器网络中,可以通过调整剩余节点的位置来提高目标区域覆盖率,以更好地为sensor节点服务.提出了一种基于二分编码的网络移动覆盖算法(SMR算法).在每次搜索中,试探性地调整失效节点区域的临近执行器节点位置来寻找最佳位置,重复此搜索过程直到覆盖数不再增加,以实现近似的局部最优覆盖.本算法提高了剩余节点的覆盖率,减少了执行器节点移动的消耗,与已有算法相比也表现出了较好的性能.     

与节点位置无关的无线传感器网络覆盖控制算法

提出一个分布的、与节点位置无关的无线传感器网络覆盖控制算法(a Location Independent Coverage Control Algo-rithm for Wireless Sensor Networks,LICA).LICA采用基于节点分层成簇的思想,节点与邻居交换信息,并通过节点距离与覆盖模型找出覆盖节点.在保证覆盖性能的前提下,关闭覆盖节点的通信设备.仿真实验结果表明,LICA算法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.特别适合低成本、资源缺乏、工作在恶劣环境中的分布式无线传感器网络.     

基于布尔感知模型的区域多重覆盖算法研究

覆盖问题是无线传感器网络设计和规划面临的基本问题之一。为了更直观地描述区域覆盖问题,简化区域覆盖算法,将对被监测区域的覆盖问题转化为对可数个点目标的覆盖问题,然后利用点覆盖算法对整个监测区域进行了多重覆盖算法研究。最终通过仿真实验,比较了集中式算法和分布式算法在保证一定监测概率前提下的各自的特点。     

基于移动信标节点的无线传感器网络定位算法研究

研究了无线传感器网络中的节点定位算法问题,提出了一种新的基于移动信标节点的定位算法。该算法利用一个移动信标节点遍历整个网络,并周期性地广播包含其当前位置信息的分组,当未知节点接收到三个(或以上)与它的距离为通信半径的位置信息分组后,利用三边法计算自身位置。进而,考虑通信半径存在摄动的情况,利用极大似然法替代三边法提高算法的抗干扰能力。最后,通过仿真研究了该算法的特性,并与DV-Hop定位法进行了比较,仿真结果表明该定位方法在定位误差、通信量和网络结构适应性等方面均表现出良好的性能和优越性。     

无线传感器网络覆盖空洞修复策略

无线传感器网络中节点因能量耗尽或环境破坏而失效导致覆盖空洞现象。提出了一种最佳匹配节点策略(BFNP)修复覆盖空洞。最佳匹配节点策略主要思想是当基站发现网络中节点失败时,首先检测覆盖空洞,然后通过选取距离由空洞边界围所成多边形的最小覆盖圆圆心最近的非活跃节点来替换失败节点,并激活该节点修复覆盖空洞。仿真结果表明最佳匹配节点策略能保证较好的网络覆盖质量,充分利用了网络中的能量资源,延长了网络的生存时间,且性能优于覆盖空洞修补算法(CHPA)。     

基于联合节点行为策略的WSN覆盖控制算法

针对无线传感器网络在对移动目标节点覆盖过程中出现网络能量快速消耗问题，提出了一种基于联合节点行为策略的覆盖算法。根据网络模型建立传感器节点与目标节点从属关系，确定覆盖关联模型；利用概率理论求解邻居节点冗余覆盖度，确定最少传感器节点数量；给出了邻居节点覆盖期望值的求解方法；仿真实验表明，该算法与其他算法在网络覆盖率和网络生存周期两个性能指标上均提升了12.39%和15.01%，从而验证了算法的有效性。