一种基于移动锚节点的多坐标系定位算法

提出一种分布式节点定位算法:移动锚节点辅助多坐标系定位算法(MBA-MC),用于无线传感器网络节点定位.移动锚节点在WSN节点分布区域内移动,同时周期性发送信标信号,并且在同一位置分别在多个不同的发射功率下发送信标信号.未知位置节点接收信标后估算与锚节点距离范围,然后利用在多坐标系系统下接收的信标信息得到多个扇形的交叠区,并认为交叠区中心就是节点自身位置.仿真结果表明:在相同条件下,本文提出算法比其他算法能取得更好的定位准确性,其全分布式计算定位方式特别适用于大规模的无线传感器网络节点定位.     

无线传感器网络动态调度分簇算法

提出了一种基于K均值的无线传感器网络动态调度分簇算法(DSCA),不但考虑了能量感知这一重要问题,还针对无线传感网络的稳定性和可靠性,提出了节点的同步失效概念,通过采用K均值得到更加平衡的分簇,使得能量消耗更加平衡.该算法发展了一种基于信号接收强度指标(RSSI)而无需知道节点坐标的簇质心求解方法,提出了基于局部信息集中的动态多簇头选举机制和动态时分复用(TDMA)通信轮数分配机制,这些机制使无线传感网络的能量消耗达到了高度均衡,保证了节点的同步失效,提高了传感网络的稳定性和可靠性.仿真结果表明,算法可以减少约70%的簇重构次数.     

基于超空泡混沌预测机制的移动传感网高速传输算法

为解决当前移动传感网高速传输算法中存在跳板节点性能不强及链路抖动频繁等难题,提出了一种基于超空泡混沌预测机制的移动传感网高速传输算法。首先,针对传感节点处于移动状态时拓扑结构难以稳定的问题,采取三角定位方式,构建了能量-惯性修正方法,以完成拓扑结构预测的精确化,实现了节点高速移动状态下的传输链路稳定,减缓了移动传感网的链路抖动;随后,针对移动传感网拓扑形态中存在的超空泡区域,设计角度映射方法,以改善区域内跳板节点寻址状况,从而稳定超空泡区域内链路建立的准确度,提高数据上传稳定性能。仿真实验表明:与当前移动传感网高速传输中常用的启发式高带宽传输(heuristic high bandwidth transmission algorithm,HHBT)算法及拓扑空洞修正传输(topological cavity modified transmission algorithm,TCMT)算法相比,本文算法具有更高的上传带能力与数据传输质量,以及更低的节点平均能耗小和丢包频率低。     

基于模糊控制的无线传感网络路由算法研究

针对无线传感网络(Wireless Sensor Network,WSN)的特点,结合中转节点本身的因素,将模糊控制算法引入到WSN网络路由算法中,把节点的信号接收强度指示(Received Signal Strength Indication,RSSI)和电池电量进行模糊化处理,由模糊解构建一个新的路由度量,并将其引入到路由算法中计算路由,以避免过度使用链路质量较差的节点。实验仿真表明,引入模糊控制的方案,能够较好地平衡各个节点的能量消耗,整个网络的使用寿命有所提升。     

基于病毒体投射机制的移动无线传感网节点定位算法

为解决当前移动无线传感网节点定位方案存在感知过程复杂、定位准确度不高,难以适应节点拓扑变化频繁的实际场景等不足,提出了一种基于病毒体投射机制的移动无线传感网节点定位算法。首先,鉴于当前直接测序方案及间接测序方案均存在抗噪能力差的不足,设计了多点定位方案,引入多个锚节点联合定位,定位过程中采用迭代方式降低接收信号强度指示(received signal strength indication,RSSI)误差,有效解决了定位过程中存在的圆环分布现象。随后,考虑移动无线传感网节点存在的拓扑漂移速度较快,且坐标存在随机分布的规律,将锚节点看作病毒体,将移动无线传感网节点看作子病毒体,并针对病毒体-子病毒体之间存在随机拓扑规律,引入了病毒体投射机制,并通过迭代方式设计距离定位方案,模拟移动无线传感网定位过程中定位节点与待定位节点之间的拓扑漂移关系,提高网络对定位过程的感知能力。最后,引入权重调节机制对定位坐标进行误差消除,进一步提高网络定位精度与感知性能,强化对移动状态下节点间拓扑的感知与监控,减少网络抖动对定位过程的影响。仿真实验表明,本文算法与当前常用的凸优化的无线传感网障碍环境下定位算法(location algorithm in wireless sensor network obstacle environment based on convex optimization,OECO)及基于精确定位机制的改进DV-HOP算法(on improved DV-Hop localization algorithm for accurate node localization in wireless sensor networks,AN-DV-Hop)相比,具有更高的定位收敛速度和更低的定位误差低。     

增强Ad hoc网络连通性的单节点移动算法

利用节点的移动特性,为在不破坏原有链路的基础上减少或消除Ad hoc网络中的分割节点,提出了一种基于接收信号强度的节点移动算法.该算法在网络中存在分割节点时,根据接收信号强度分别确定移动节点、目标连接节点以及节点移动的目标位置.文中还根据接收信号强度定义了链路的代价函数,节点的移动就是搜索该函数最小值的过程.仿真结果表...     

无线传感器网络多径路由机制研究

无线传感器网络在一些应用中需要保证链路的可靠性,但由于传感器节点资源有限、通信链路不对称等特点,很容易导致数据链路发生变化.多径路由机制通过数据链路冗余的方式有效提高了数据链路的可靠性.在典型多径路由算法HEED的基础上,结合移动代理技术,通过建立备用数据链路并确定其优先级,设计了一种基于移动代理技术的多径路由机制MAHEED,使得无线传感器网络数据传输的可靠性得到明显提升.     

基于信道冲击成型自适应机制的 WSN大数据采集算法

为解决无线传感网采集算法普遍存在的节点故障率高、链路抖动严重及抗噪性能较低等不足,提出了一种基于信道冲击成型自适应机制的无线传感网大数据采集算法。首先,根据无线传感网节点信号具有的分区及偏移特性设计了信道冲击成型方法,并基于编码率-信噪比-信号发射强度增益等参量构建能量密度与信道衰落匹配过滤方式,提高信号发射过程中能量密度;随后,通过传输信号与信道噪声具有的正交特性建立自适应抽样机制,根据垂直信号与噪声信号互相干涉中产生的正交效应进行匹配滤波,并针对节点采取了载波过滤的方式进行遍历过滤,降低了网络信号拥塞现象的发生。仿真实验表明:与当前常见的拉普拉斯抗噪传输算法(Laplasse Anti-Noise Transmission Algorithm,ANT-L机制)以及傅氏信号解析抗噪传输算法(Fourier Noise Analysis Algorithm for Noise Immunity,NI-FNA机制)相比,本文算法具有更高的数据吞吐性能,有效地降低了网络链路抖动现象,取得更低的传输误码率。     

一种次优节点参与寻优的传感网络优化通信算法

摘 要：当前的无线传感网络节点通信协议中,几乎都是以选择最优能量节点为基础的,几乎都没有考虑到在大面积非最优节点的网络中,非最优能量节点在地理位置处在优越地位的情况下的通信情况。本文提出一种弱能量节点参与寻优的传感网络优化通信算法,在传统的节点选择算法中,加入一种近端寻优粒子,运用综合因素替代能量最优因素,使得非最优能量节点也能参与路径最优目标函数进行优化,完善通信过程。实验证明,经过优化后,在大面积弱节点的情况下,无线传感网络的通信能力有了一定程度的提高,证明本算法具有很强的可行性与实用价值。     

基于机器学习的无线传感网络室内定位研究

无线传感网络在能耗量化传导过程中具有随机分布性,导致网络节点的室内定位精度不高,为了提高网络的室内定位准确性,提出基于机器学习的无线传感网络室内定位方法.构建无线传感网络室内定位的节点优化部署模型,采用能量负载均衡控制方法进行无线传感网络的路由探测协议设计,建立无线传感网络节点传输的链路均衡配置模型,采用机器学习算法进行无线传感网络室内定位过程中的自适应寻优,提取无线传感网络节点输出信号的能谱特征量,根据能谱的聚类属性进行无线传感网络室内定位优化.仿真结果表明,采用该方法进行无线传感网络室内定位的精度较高,能量开销较小,网络节点的组网部署能力得到提升.     

基于K-means++的无线传感网能量高效分簇协议

针对传统无线传感网的分层路由算法中存在着分簇不均匀、簇首数量不固定、簇首位置不合理、节点的可扩展性不足以及数据传输方式比较单一的问题,提出一种无线传感网能量高效分簇协议.该协议在簇的建立阶段基于K-means++聚类算法进行分簇并采用S_Dbw聚类评价指标挑选其最优分簇,在簇的建立阶段,从每个簇中选取簇内剩余能量最高的节点作为簇首;在数据传输阶段,基于节点间的通信代价使用Dijkstra算法来寻找每个簇首到汇聚节点的最优路径.仿真结果表明:该协议可降低节点与汇聚节点之间数据传输的能耗,延长传感网的生命周期,并且在整个网络能量处于较低水平时也可以较好的覆盖整个监测区域.     

一种基于局部信息最小二乘法的节点定位算法

针对一些面积较大、节点分布密度过低的实际应用场景中,由于节点间距离测量误差过大而导致定位算法结果精度较低的问题,提出一种根据各邻居节点相关信息划分为若干个局部网络块的节点定位算法.该算法首先将无线传感器网络节点定位技术与机器学习领域中的降维方法相结合;然后根据节点间的距离越近,测量精度越高的规则及在一定通信半径内的各邻居节点相关信息共建网络块;最后将网络块组建成全局坐标系,利用全局构建以及锚节点的具体信息映射出各节点的坐标.仿真实验结果表明,该算法较其他节点定位算法在节点定位精度方面表现更优.     

簇状WSN的分层密钥管理方案

有效的密钥管理方案是实现无线传感器网络安全通信的关键。针对簇状结构无线传感器网络自身的一些特性,本文提出一种簇状无线传感器网络的分层密钥管理方案。在本方案中,分别在簇内和簇间采用不同的密钥管理体制,簇内通信密钥利用中国剩余定理生成,在将复杂计算转交给基站的同时。降低了组密钥的存储空间;簇间通信密钥借助BLOM矩阵的思想生成,有效地提高了簇头节点抗击俘获的能力。通过对比分析,该方案有效地节省了节点的能童,每个节点不需要存储大量的共享密钥,而是按照不同的传输信息和安全需求存储相应类型的密钥。并提供了较强的可扩展性、网络的可靠性、高效性等安全性能。     

无线传感网中能量高效自适应Chameleon分簇协议研究

深入研究了LEACH、LEACH-C和SEP协议,提出能量高效自适应Chameleon分簇协议,将网络中的传感器节点稀疏化为k-最近邻图,然后使用多层图划分算法来划分k-最近邻图,最后根据簇间互联性和紧密性合并簇对.Chameleon算法使所有的节点形成簇尺寸分布均匀的分簇,减小了节点与Sink节点之间的平均通信距离,将网络负载均衡到传感器节点上.Matlab仿真实验表明,Chameleon算法缩减了节点与Sink节点之间的通信量,降低了能耗,延长了网络生存期.     

无线传感器网络基于节点ID的LEACH改进算法

LEACH路由算法是无线传感器网络经典路由算法之一.在LEACH算法的基础上,改进了数据传输链路,建立了一条基于节点ID的树型传输链路.仿真实验表明,改进的路由算法能使第1个节点的死亡时间延迟,能量消耗更加均衡,提高了网络的生存时间.     

基于多节点协作的WMSNs图像压缩算法

针对无线多媒体传感器网络能量和计算能力有限,在图像压缩过程中需兼顾压缩能耗和图像质量之间的关系等问题,结合JPEG-XR压缩流程和网络的结构特点,提出一种基于多节点协作的图像压缩方法.构建相机节点到普通邻居节点,再到簇头的网络结构,将图像压缩传输等过程分布于协作簇中;通过协作方法完成压缩流程的多节点协同执行.仿真结果表明,在低码率条件下与JPEG方法相比,该方法的峰值信噪比提高约3 dB;而网络寿命方面,更好地平衡了网络负载,大大延长了网络寿命.      

基于二步邻居拓扑的E-Burt结构洞检测算法

连接多个不同社团的节点称为结构洞节点,部分已有的结构洞节点检测方法虽然可以检测到关键节点,但存在一些不足:基于局部的测量方法忽略了网络拓扑结构;对于大规模复杂的网络来说,基于全局的测量方法可扩展性差,等等。为了高效准确地检测社会网络中具有影响力的节点,提出了一种新的结构洞度量方法E-Burt,用来寻找结构洞节点。该方法利用节点与其二步邻居构成的拓扑关系来计算节点的有效规模,用该结果作为结构洞节点重要性的评价指标,计算每个节点的结构洞度量值,并给出了形式化定义。E-B算法基于网络拓扑结构,每次模拟迭代将选中的结构洞节点度量值置为零,下一次迭代只计算该节点二步邻居的有效规模,大大降低了时间复杂度。最后通过实验验证了算法的时间效率,分析了算法的精确度,对算法的正确性进行了证明,并与存在的经典结构洞发现算法进行了对比。     

基于链路角度最优化的无线Mesh骨干网络拓扑控制

【目的】为了改善基于Delaunay结构的无线Mesh骨干网络拓扑复杂度、通信链路角度以及全向通讯时信号干扰严重等不足,提出一种基于定向通信机制的节点链路角度最优化拓扑控制算法。【方法】该算法通过优化节点通信链路角度,使其相对最大,降低网络拓扑复杂度,并采用定向通讯机制降低通讯链路之间信号干扰。【结果】在满足约束条件下,该拓扑优化控制算法不但使节点链路之间角度控制在相对最大范围,减小了定向通讯时信道的干扰,同时也改善了无线Mesh网络(WMN)的丢包率、延迟、吞吐量等性能。【结论】仿真实验结果表明,该拓扑控制算法是有效的。     

无线水质参数检测系统的开发

在分析当前水污染及其治理现状的基础上,根据水质参数检测现场的实际需求,提出具有密封和无线通信功能的水质参数检测模块整体设计方案。采用传感器技术、微处理器技术完成检测模块的开发,构建无线网络,利用群体智能优化算法实现网络节点定位优化。实验测试结果表明:系统具有速度快、数据处理及分析能力强、性能可靠的特点,可改善目前检测设备普遍体积过大、携带不方便及检测效率低等问题。