异构无线传感器网络中异构节点的部署与优化

在无线传感器网络中适当地部署少量的异构传感器节点能够有效地延长网络寿命,提高网络的可靠性.本文主要研究无线传感器网络中异构节点的部署问题,提出了基于选址问题的异构节点部署算法,以优化无线传感器网络中异构节点的数量和位置.与其它算法相比,该算法对无线传感器网络的拓扑结构没有特定的要求,可以支持随机部署或人工部署的各种传感器网络,最后还给出了该算法的仿真测试结果.     

模拟退火遗传算法对无线传感器网络部署研究

研究无线传感器节点部署优化问题,传感器网络节点的部署在一定程度上决定了网络的性能和使用寿命.传统的遗传算法在无线传感器节点部署优化过程中,由于交叉和变异的概率是固定的,易产生局部最优问题,导致部署不理想,网络生命周期过短.为了更好地优化网络部署,提高网络生命周期,提出了一种基于模拟退火遗传算法的无线传感器节点部署优化方法.方法将传感器节点部署转化为一个组合优化问题,网络节点离散成为网格,通过遗传算法进行最优部署方案的搜索,同时采用模拟退火算法对遗传算法的种群进行更新,提高了最优解的搜索速度.仿真结果表明,模拟退火遗传算法部署的效率高,网络存活的节点数更多,有效地延长了网络的生命周期.     

基于蛙跳算法的无线传感器网络节点重部署

针对传统无线传感器网络节点重部署覆盖方法没有进行子群节点局部搜索,导致方法存在覆盖率较低、节点连通性较差等问题,提出基于蛙跳算法的无线传感器网络节点重部署方法,初始化无线传感器网络节点,引入蛙跳算法,将全局的信息交换和子群局部搜索结合,确定无线传感器所能够探测的区域范围,利用微积分方法求解不规则区域,获取网络节点最优解,实现无线传感器网络节点的重部署.实验结果表明,研究方法覆盖率较高、节点连通性较好、节点能量较高,具有更好的应用价值.     

基于感知概率的无线传感器网络节点部署算法

研究无线传感器网络节点部署优化问题,传感器节点的部署在一定程度上决定了无线传感器网络的性能和使用寿命;针对随机部署的无线传感器节点,提出一种基于感知概率模型的节点部署方案;使用证据理论通过计算对节点周围区域的综合感知概率,将虚拟力算法进行改造,使传感器节点向感知概率低的区域移动,实现对监测区域的最大覆盖;仿真结果表明,该部署算法实现节点合理分布,提高网络的覆盖率,减少节点的移动距离,达到延长网络使用寿命的目的。     

无线传感器网络的部署

传感器节点的部署是无线传感器网络中的很重要的问题,因为它反映了传感器网络的成本和监视能力。它和定位、跟踪一样,是无线传感器网络中的一个基本的问题。尽管国外已经在这方面开展了一些相关研究,由于不同的应用有不同的部署特点和目标,仍然面临很多挑战。综合大量无线传感器网络部署相关的技术文献和最新研究结果,着重分析无线传感器网络中节点部署问题的重要性、面临的主要挑战、研究的现状以及对已有算法优缺点的剖析,指出下一步的研究方向。以环境监测中部署算法的设计为例,指出关键的考虑因素。     

WSN中基于网格的覆盖控制与群优化研究

覆盖问题是无线传感器网络部署研究的核心内容.指出了无线传感器网络覆盖控制问题的研究重心,并重点探讨了基于网格模型的无线传感器网络覆盖控制与群首优化问题.通过对覆盖概率分析,给出特定环境下监测区域的覆盖概率、群首个数和覆盖损失率之间的定量关系;分析不同参数对网络覆盖问题的影响,用以指导传感器网络的节点部署.最后,利用模拟仿真试验来评定结论.     

平均度约束的无线传感器网络拓扑控制

拓扑控制是无线传感器网络中最重要的技术之一.大规模随机部署的无线传感器网络节点,在满足无线传感器网络拓扑连通性的前提下,如何保证网络结构的稀疏性是一个亟待解决的问题,目前已有的研究结果表明当节点密度较大时,得到的网络拓扑复杂,计算路由将严重消耗节点资源.文中提出了一种平均度约束的无线传感器网络拓扑控制,通过增加节点通信半径,约束节点的平均度来解决网络的连通性与网络拓扑的稀疏性之间的矛盾.数值模拟表明:通过平均度约束的无线传感器网络拓扑控制,可减少网络中选出的工作节点数,保证了网络的稀疏性,简化了路由的复杂度,从而延长了网络的生存周期.     

无线传感器网络密钥预分配算法研究

研究优化无线传感器性能提高抗攻击能力,密钥预分配是无线传感器网络最重要的安全问题.无线传感器网络通信中必须对传感器结点间传递的信息进行加密.无线传感器节点自身资源的限制,使传统网络中使用的密钥分配算法不适用于无线传感器网络.为了提高网络通信的安全性,在对已有无线传感器网络密钥预测分配算法的基础上,提出了一种改进的随机密钥预分配算法.利用节点的部署和位置信息来提高网络的连通性和减小传感器节点所需存储空间.仿真结果表明,改进方法提高了网络抗攻击能力,为无线传感器网络的安全及能耗设计提供了有效的方法.     

无线传感器网络节点重部署研究进展

传感器节点随机部署导致的分布不均匀往往会使无线传感器网络的感测区域产生覆盖空洞或冗余覆盖,严重影响网络性能,因此需要重部署对网络拓扑进行修复。总结和分析近年来重部署相关的主要研究方向和成果。首先回顾了三种基础的节点感测模型;再从研究问题、策略设计优化目标和分类方法等三个方面对节点的重部署进行了全面的梳理;然后着重针对典型的传感器节点和Sink节点的重部署策略进行分类解释和比较分析;最后讨论强化学习框架下的节点重部署策略和安全监测需求下无线传感器网络迁移部署,并指出重部署策略的应用前景与发展趋势以及未来的优化方向。     

无线传感器网络节点部署算法的优化研究

研究无线传感器网络的部署.无线传感器网络中靠近基站的传感器节点因需要转发其它节点的数据而消耗更多的能量,导致出现能量空洞,使网络生命过早地结束.为了避免能量空洞的形成,延长网络寿命,提出一种高效的节点部署算法.算法以最优工作节点数、中继节点部署方案和节点传输距离作为约束条件,以最大网络效率为优化目标进行研究.仿真结果表...     

无线传感器网络分簇方法的优化

现有的分布式分簇算法都是针对节点分布均匀的传感器网络设计的,不适用于节点分布不均匀的传感器网络,簇负载均衡和降低能耗成了节点不均匀部署的传感器网络的一个重要挑战。针对节点分布不均匀网络提出了一种基于区域密度的分布式分簇算法（RDCA）,算法中节点测试其所在区域的节点密度,根据区域节点密度,调节其通信的覆盖范围,从而使成簇后簇负载达到平衡。仿真实验结果显示,在节点部署不均匀的传感器网络中,本算法与LEACH、HEED相比较,可以更好地实现簇的负载平衡,有效地提高成簇后网络的稳定周期。     

无线传感器网络中的病毒传播动力学研究

从无线传感器网络的基本特征出发,结合传感器病毒感染过程的具体特点,对无线传感器网络上的病毒传播 动力学进行研究。分别使用均匀随机分布、簇分布、二维高斯分布、随机格状分布方法来建立平面无线传感器网络模 型;结合传染病理论,考虑了无线传感器网络的传播特征以及不同的MAC机制对传感器网络中病毒传播的影响,建 立了无线传感网中病毒传播模型。仿真实验表明,有局部聚集的节点散布方式会加快病毒的传播,而采用休眠唤醒机 制的通信方式能够限制病毒传播的速度,降低病毒在传感器网络中快速扩散的风险。     

可存盲区的井下无线传感器网络节点部署研究

在分析现有无线传感器网络节点部署方案和覆盖模型的基础上,针对完全覆盖存在难度大、成本高、节点存在冗余等缺点,提出了一种可存盲区的井下无线传感器网络覆盖模型和节点部署方案,并给出了该方案在井下的具体应用。可存盲区的井下无线传感器网络节点部署方案可根据监测对象的具体情况调节盲区度,从而实现盲区大小的设置。分析结果表明,对于相同的节点数量,该方案比完全覆盖时的覆盖面积大;对于同等面积的监测区域,该方案比完全覆盖时所需的传感器节点数量少,不仅节约了系统成本,还在一定程度上改善了节点冗余度问题。     

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。     

Editorial

Wireless sensor network(WSN)is characterized by the dense deployment of sensor nodes that continuously observe physical phenomenon.The main advantages of WSN include its low cost,rapid deployment,self-organization,and fault tolerance.WSN has received tremendous interests of various research communities,and significant progresses have been made in various aspects including sensor platform development,wireless communication and networking,signal and information processing,as well as network performance eva...     

一种长距离链式无线传感器网络节点部署方法

为了更可靠、高效地将无线传感器网络应用到长距离工程监测中,针对其单覆盖的特点,提出多汇聚节点的双链式结构部署节点的方法,并用不等间距的优化部署方法部署传感器节点,进一步均衡整个网络能耗,同时给出了各跳间距的计算公式;分析和仿真表明,多汇聚节点的双链式优化部署方法适合长距离传输,并可克服个别传感器节点因转发数据而过度消耗能量过早死亡的缺陷,使得各传感器节点均衡能耗,显著地延长了网络的生命周期.     

无线传感器网络中节点的动态部署

作为无线传感器网络中节点部署的新兴技术,动态部署得到了越来越多的重视并在近年来取得了理论和应用上的一系列进展。首先介绍了动态部署的基本概念和设计难点,并根据移动主体的不同,将动态部署分为节点自主部署和机器人辅助部署两种方式。然后,依据静态和动态两种部署场景,分类论述了节点自主部署的代表性成果。接着从网络构建和网络维护两个阶段介绍机器人辅助部署的主要方案。最后总结了节点动态部署亚待解决的问题,并探讨了进一步研究的方向。     

混合粒子群-蝴蝶算法的WSN节点部署研究

针对无线传感器网络WSN节点在随机部署时存在分布不均匀、覆盖率低等问题,提出一种混合粒子群-蝴蝶算法HPSBA的节点覆盖优化策略。设计了Logistic映射和自适应调节策略来控制参数值,提高了混合算法的寻优速度、收敛精度和全局搜索能力。将HPSBA用于对4种基准函数进行寻优测试,仿真结果表明：对于测试函数的寻优,HPSBA具有寻优精度较高、寻优速度较快和稳定性较好的特点。最后,将HPSBA用于WSN节点部署优化,并与PSO算法、BOA和IGWO算法等其他6种典型算法的部署优化进行对比,实验结果表明：HPSBA优化部署的覆盖率更高,能有效降低节点的冗余度,延长WSN的生存时间。     

大规模无线传感器网络仿真节点随机部署分析

无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点.大规模节点部署的无线传感器网络给实际应用和科研工作带来困扰,甚至无法完成.文章基于OPNET平台,在仿真无线传感器节点和应用层进程模型的基础上,采取接收信号强度指示测距定位技术控制节点传输距离,在一个相对较小的空间区域部署大量节点.仿真模型运行后,分析了网络应用层若干性能,包括网络传输半径、传输半径与能量消耗关系、网络延时和吞吐量,验证了网络拓扑结构的收敛性和合理性.根据多路衰减模型,综合考虑数据分组传输距离与能量消耗之间的平衡,计算出节点传输半径与最大传输半径及最小传输半径的数值关系.     

基于网络效率的线性无线传感器网络优化部署算法

基于多跳的无线传感器网络,靠近sink的传感器节点因需要转发更多的数据,其能量消耗较多,从而在sink周围形成"能量空洞".采用更符合实际的单位部署成本的网络寿命,即网络效率作为优化目标.在仅已知网络规模和节点感知半径r的情况下,如何通过有效的节点部署来避免"能量空洞"并使网络效率最大,是一个极具挑战性的研究课题.提出了一种高效节点部署算法,求解出了最优工作节点数、最佳中继节点部署方案、最优节点传输距离.理论分析与模拟实验结果表明,算法不仅能够避免"能量空洞",而且相对于已有均匀与非均匀算法都能有效提高网络效率,因此该算法对构建低成本的无线传感网络应用系统具有重要意义.