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。     

WSN中基于分布式的覆盖洞修复算法

无线传感器网络(WSN)中存在因节点能量耗尽和移动节点撒播不均而出现的覆盖洞问题,覆盖洞的出现会降低网络的覆盖率和连通性,严重影响网络性能。为解决该问题,构造一种既有静态节点又有移动节点的混合网络模型,并提出一种WSN中基于分布式的覆盖洞修复算法。利用静态节点指导移动节点移动到最优位置,达到修复覆盖洞目的。仿真实验结果证明,该算法能在空洞覆盖率和节点代价之间取得最佳平衡。     

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。     

非并行二分法的覆盖空洞修复算法

针对无线传感器网络覆盖空洞影响网络服务质量问题，提出非并行二分法的分布式覆盖空洞修复算法CHRND，算法采用非并行方式选择具有劣弧的空洞边界节点作为覆盖空洞修复的驱动节点，采用基于弧二分法确定移动节点最佳目标位置。仿真实验结果表明，移动节点引入使得空洞不被分割基础上，CHRND算法能以较少数量移动节点实现覆盖空洞的完全修复。     

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.     

基于最佳候选节点的WSN空洞修补研究

针对无线传感器网络中因节点分布不均或死亡而导致的覆盖空洞现象,对PATT算法进行改进,提出一种基于最佳候选节点的空洞修补算法。将目标区域内休眠的冗余节点作为候选节点,确定待修补空洞的位置,当移动冗余节点到空洞之间的距离在可控范围时,则激活该冗余节点作为最佳候选节点修补空洞。如超过可控范围,则追加二代移动节点进行修补。实验结果表明,该算法不受覆盖空洞形状的限制,可保证网络覆盖率大于90%,同时减少了额外追加二代移动节点的个数,使网络性能得到改善。     

基于随机游走的无线传感器网络覆盖洞修复

近年来,无线传感器网络逐渐成为研究的热点。无线传感器网络中由于传感器节点能力的耗尽或失效导致原先被覆盖的区域变成无节点覆盖的区域,即覆盖空洞。针对覆盖空洞问题,提出基于随机游走的移动节点修复覆盖空洞算法。通过添加移动节点,运用融合了能量消耗和时延的随机游走方式指引移动节点寻找覆盖空洞,并进行填补。仿真实验的结果证明了此方法的有效性,移动节点寻找出的覆盖空洞的路径上在能量以及时延方面较优。     

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%。     

复杂环境下一种多移动节点的WSN三维覆盖算法

依据现实环境中对于复杂的山丘、沟壑等空间立体目标进行监测的需要,提出一种多移动节点的无线传感器网络三维覆盖算法。通过在三维空间中选取目标监测点,采用基于误警率的节点感知模型感知目标监测点,计算目标监测点的三维联合探测概率进行覆盖空洞分析,找出移动节点最优移动路径,调整移动节点移动位置实现对目标监测点的全覆盖,解决三维环境中恶劣复杂情况下的监测问题。仿真结果表明,该算法可有效探测覆盖空洞,并能够利用移动节点对其进行修复,在满足目标监测节点全覆盖的同时使移动节点的移动距离最优,降低网络能耗。     

一种混合异构传感网的覆盖洞修补算法

传感网感知节点部署的随机性以及节点能耗殆尽、损坏退出等问题使网络中存在覆盖洞, 利用移动节点来修补覆盖空洞是当前较为可行的方法. 假定网络在静态节点和移动节点处混合, 并且在节点感知半径异构的情况下,研究如何通过移动节点重定位来修复感知覆盖洞, 同时兼顾移动距离或能耗最小以及修复后的感知覆盖率最大化来优化感知覆盖性能. 针对移动节点覆盖洞修补规划的NP-hard 问题, 结合遗传算法, 提出一种覆盖洞修补算法来求解最优解. 仿真实验结果表明, 所提出的算法相比于同类算法能够更有效地修补漏洞并兼顾节点能耗以及感知覆盖率.

     

一种鲁棒的无线传感器网络覆盖空洞修补方法

在静态节点和少量移动节点构成的无线传感器混合网络中,针对部分静态节点失效会导致形成若干覆盖空洞的问题,提出了一种鲁棒的空洞修复算法。受鱼群运动模式的启发,该算法以网络覆盖率为目标函数,将移动节点的位置迁移过程抽象为人工鱼的生物行为,在传统鱼群觅食、追尾、聚群运动模式的基础上又定义鱼跃、优胜劣汰重生两个新的运动行为以提高寻优的收敛性;在人工鱼状态更新的过程中,采用自适应的视野和步长;最后以实际随机部署的移动节点距离目标点最近为原则,通过鱼群寻优完成空洞目标位置的修补。模拟实验结果表明,该算法无需修补前的地理位置信息和空洞探测,鲁棒性强,能够在使用较少移动节点的情况下快速完成空洞修复,显著地提高了网络覆盖率。     

基于虚拟力的混合感知网节点部署

感知网一般是由静态的或移动的节点组成,为保证感知网的感知功能,节点应该有自部署和自修复能力.然而全部由移动传感器组成的感知网的成本太高,为保证感知网的覆盖功能和低成本,提出了一种在静态传感器节点中加入移动传感器节点的混合感知网形式.为了更好地部署这些节点,最大化覆盖待感知区域,提出了一种基于节点间虚拟力的移动节点部署方法,利用静态节点和移动节点以及移动节点之间的虚拟人工势场产生的作用力来控制移动节点的运动,使移动节点能够在较短的时间内,以较少的能量消耗到达自己合适的位置.在理论上分析了算法的可行性,用仿真实验验证了此算法的有效性,并和其他3种类似算法进行了性能比较.     

物联网感知层高能效覆盖优化节点调度算法

为了更好地节约能量并有效解决节点不均等休眠问题, 探讨了基于容忍覆盖区域的节点调度算法, 并在此基础上进行了两方面改进：通过引入相对剩余能量水平参数Eremain优化覆盖冗余判断策略, 并通过增加“预活动”和“回退”两种节点状态来改进节点状态分布情况, 从而提出一种高能效覆盖优化节点调度算法ECO-NS。最后运用MATLAB对该算法进行了验证, 结果表明, 相对于同类算法, 该算法有效提升了网络覆盖质量, 延长了网络寿命。     

Coverage area enhancement in wireless sensor network

In the wireless sensor network, coverage area may be enhanced after an initial deployment of sensors. Though, some research works propose how to decrease the coverage hole by increasing sensing range or movement assisted sensor deployment, these are not suitable for energy constraint wireless sensor network, as longer mobility distance or higher power level consume more energy. In this paper, we address the increasing coverage area through smaller mobility of nodes. We find out the coverage hole in the monitoring region, which is not covering by any sensing disk of sensor. Then, we address the new position of mobility nodes to increase the coverage area. The simulation result shows the mobile nodes can recover the coverage hole perfectly. The coverage holes is recovered by mobility on the existing recovery area, which cannot be lost. Moreover, hole detection time in our proposed protocol is better than existing algorithm.

     

移动传感器k栅栏覆盖研究

在随机部署的无线静态传感器网络中,为保证监控区域的栅栏覆盖而需要大量的节点,从而导致节点之间覆盖区域相互重叠,产生覆盖冗余。通过利用移动传感器节点重部署的能力,可以使用少量的节点保证监控区域的栅栏覆盖。针对1栅栏覆盖问题,提出了基于集中式再部署算法CBarrier的改进算法MCBarrier。通过将监控区域划分为若干片段区域,分别进行栅栏覆盖,并设计基于分治算法的k栅栏覆盖构建算法kMCBarrier。实验表明:MCBarrier算法与kMCBarrier算法能量高效的实现栅栏覆盖,且kMCBarrie算法具有良好的扩展性。     

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。     

一种目标监测的移动传感器网络覆盖分布式优化算法

针对移动传感器网络中目标监测的节点部署问题,为保证在无覆盖漏洞的同时减少覆盖冗余,以六边形棋盘结构(HTL)为网络的目标部署结构,提出一种基于群集控制的分布式部署算法.该方法只需目标的相对方向和邻居节点的相对位置、速度信息,可不依赖于通信.仿真结果表明,所提出的算法对静止和运动目标均有效,与基于虚拟力的算法相比所需信息更少,部署更均匀,对HTL的逼近效果更好,覆盖更优.