无线传感器网络中的分布式节点定位方法

提出一种基于流形学习的分布式Hessian局部线性嵌入（DHLLE）定位方法,给出了基于流形学习算法的定位框架.DHLLE方法采用同情最邻近算法来选择节点邻居列表,并应用Hessian局部线性嵌入（HLLE）算法获取传感器网络节点的局部映射,再通过对局部映射合并获得所有节点的全局映射,最后通过对参考节点进行坐标匹配以取得所有节点的全局坐标.仿真结果表明,DHLLE方法能够快速、准确地对节点进行定位,且复杂度低,节点能耗小,其性能超过了分布式加权多维定标等算法.     

基于估计距离映射的无线传感网定位算法

针对移动无线传感器网络中的定位技术问题,以及现有定位算法在定位误差、网络耗能、分布式处理等方面存在的不足,提出一种先进的估计距离映射定位算法.该算法首先通过构建一个最优线性传换,提供一个从估计矩阵到距离矩阵的映射关系,然后利用映射关系计算距离矢量,最后在此基础上计算节点的位置坐标.仿真结果表明,所提出的算法与其他传统算法相比,定位误差减小,同时降低了网络能耗,从而验证了算法的有效性.     

基于坐标的网络节点聚类在Internet中的实验研究

在分布式网络应用中,节点聚类是构建高效网络体系结构的有效办法. 网络坐标能够反映节点在Internet中的位置,利用网络坐标可以对网络节点之间的距离进行预测. 在测量各个节点的网络坐标的基础上,利用Triangulated heuristic方法对节点间的网络距离进行预测,提出了网络距离作为参数对网络节点进行分布式聚类的算法,并在PlanetLab分布式实验床遍布全球的156个节点上进行了实际的测量和分析. 分析结果表明,算法能够在网络规模较大的情况下对网络节点进行分布式聚类,算法有较高的可靠性和可扩展性.     

大规模传感器网络局部半定规划的节点定位算法

针对大规模无线传感器网络中节点定位问题,提出了一种高效、准确、分布式的局部半定规划(LSDP)定位算法.根据节点重要度,将大规模无线传感器网络分割为多个局部网络,局部网络采用半定规划的方法对其辖内的节点进行相对定位构建的局部相对映射,应用合并算法将局部相对映射拼接为全局相对映射,再通过参考节点匹配将全局相对映射转换为全局绝对映射,从而获得整个无线传感器网络内部所有节点的详细位置信息.实验结果表明,网络在规则分布下,LSDP的节点定位误差仅为理想通信时的98%,在随机均匀分布下的定位误差减小了90%.     

一种基于多维标度的分布式传感器定位算法

基于多维标度算法思想并进行扩展,提出了一种无线传感器网络中的分布式传感器定位算法.具体做法如下:预先定义一种网络拓扑,首先得到成对传感器之间的距离所构成的距离矩阵,然后根据多维标度算法思想来估计传感器的相对位置,最后对相对位置进行坐标平移、旋转和反射,从而得到准确的位置估计.仿真实验表明,提出的该算法不受网络拓扑和复杂地形的限制,需要非常少的锚节点就可以准确地估计无线传感器网络中传感器的位置,并可减小测量误差累积.     

基于扩散策略的分布式多维尺度节点定位算法

针对无线传感器网络节点自身定位问题,提出了一种基于扩散策略的分布式多维尺度定位算法,给出了扩散策略和局部网络信息融合的方法.与传统多维尺度定位算法相比,该算法无须将所有信息集中到中心节点进行定位计算,而是在局部网络内进行定位迭代解算及信息交换再进行坐标信息融合.该算法在迭代过程中将未知节点视为锚节点,将原算法中被忽略的参数量引入优化目标方程,采用一组凸组合权值系数对交换后信息进行加权融合以得到节点自身坐标.仿真结果表明:改进算法与原算法相比在测量噪声较大时平均与最大定位误差均下降约10%,特别是当网络连通度较低时改进算法定位精度更高.     

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.     

一种高效覆盖的节点放置算法

提出了一种新的高效覆盖的节点放置方法．该算法的目的是使传感器的数目最优化，并确定能支持分布式传感器网络的传感器的配置，其基本思路是剔除局部冗余，提升整体性能．最后通过仿真与已有的算法进行比较，展示了其性能的优越性．     

一种基于RSSI距离比的传感器节点定位算法

随着无线传感器网络的应用与发展,WSN作为一种全新的信息获取和处理技术已得到广泛应用。如何对传感器网络节点进行快速、精确的定位,已成为WSN系统急需解决的问题。为此,提出了一种基于RSSI距离比的MDS定位算法。该算法巧用RSSI距离比,结合Euclidean测距技术计算节点间距离矩阵,运用MDS算法建立相应的全局坐标系统。根据已知锚节点物理位置,通过坐标变换(旋转与平移)最终确定未知节点的物理位置。实验结果表明:该方法能有效地提高定位的精度,对开发高精度定位系统具有重要的参考价值。     

传感器网络同步态的节点故障诊断算法

首先介绍了复杂网络同步态的概念,以传感器量测数据为节点,定义了随时间动态变化的传感器网络,采用数学分析方法定量描述了传感器网络的动力学机制,给出了传感器网络同步态的数学定义、计算方法及其实际的物理含义。理论推导表明,同步态从全局角度评价传感器网络的健康程度,以量测数据距离关联性定义复杂网络的耦合矩阵A=(aij)N×N,并以该耦合矩阵零特征值对应的左特征向量(ξ1,ξ2,...,ξN)来刻画传感器网络节点的局部细节信息,进而衍生出基于传感器网络同步态的节点故障诊断算法,实现传感器网络的故障诊断。实验仿真了由100个传感器组成的复杂网络,采集了在稳定运动60s期间的的量测数据,每个量测数据长度为5 000,其中有3个传感器处于间歇增益故障状态,以此来验证基于传感器网络同步态的节点故障诊断算法的有效性。结果表明,该算法不仅可以很好地跟踪整个传感器网络的工作状态,实时监测每个传感器网络节点的故障,而且可以利用传感器网络节点故障之间的相关性有效地识别出传感器量测数据的异常是由外界量测对象的改变还是由传感器本身故障引起的。该算法为全局评估传感器网络的工作状态和监测网络节点的局部故障提供了一个新颖可行的研究思路,期望为相关领域的研究学者提供有益的参考。     

WSN中存在测距误差的无锚点分布式自定位方法

无线传感器网络中,采用RSSI方法进行自定位时,测距误差会影响定位精度。提出了一种分布式的无锚点定位方法,在对测距误差进行正确估计的基础上,求得各节点的相对位置。首先将测距误差定义为一个目标函数,使用最速下降法来分布式地求解全局非线性优化问题,以使这个目标函数最小化,然后利用节点间的估计距离与实际测量距离的偏差值来修正节点的估计坐标。仿真实验对各种影响参数进行了评估,结果证明:在无锚节点且距离测量值存在误差的情况下,满足一定的节点连通度时,能够提高节点定位精度。     

无线传感器网络DV-Hop算法改进与性能

为了提高无需测距的跳距矢量(DV-Hop)定位算法在节点随机分布且拓扑动态变化的无线传感器网络中的节点定位精度,在分析DV-Hop算法实现思想的基础上,针对多边定位法计算出的估计坐标存在较大误差的问题,采用泰勒级数展开法构建了坐标值的数值迭代求精算法,并对改进DV-Hop的性能进行了3个方面的仿真研究:确定了算法迭代步长收敛门限值的选择准则,对比分析了选定门限值条件下DV-Hop算法改进前后的定位性能,给出了不同信标节点和网络节点条件下的统计迭代次数,并以此衡量改进算法的计算量和收敛速度。仿真结果表明,合理选择迭代门限值时,通过适当增加定位节点的计算量,改进算法可明显改善定位精度和定位误差稳定性,是一种可行的无线传感器网络节点定位的解决方案。     

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。     

基于L形瓦的无向双环网络直径求解算法

针对构造无向双环网络最短路径图(MDD)常用的节点遍历方式较为复杂、割裂了有向双环网络和无向双环网络之间的内在联系的问题,将有向双环网络拓扑结构映射到平面直角坐标系,在得到的L形瓦基础上,对其上的节点坐标通过简单坐标变换,得到无向双环网络MDD上对应节点坐标,进而计算无向双环网络的直径.相对于目前构造无向双环网络MDD或其等价拓扑结构普遍采用节点遍历方式而言,该算法仅增加了几次比较,就改善并提高了无向双环网络直径的求解效率.     

传感器网络分布式能量平衡路由

提出一种分布式能量平衡路由算法,该算法根据邻接点的能量和状态信息达到各个节点能耗的平均.对能耗过大的节点采取保护措施,汇聚节点sink在广播兴趣阶段形成一棵广播树,各个节点距sink节点的远近不同即在广播树中处于不同的层次,从而传播网络中的任一节点就有父节点、兄弟节点和子孙节点,使得所选路径为距sink节点最短即路径最短能量平衡路由,节点感知各层次节点情况就可以根据其能量信息来重选路径.分析和仿真结果表明,这种路由方法计算简单,所需信息传输量小,可有效提高网络的生命期.     

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。     

随机网络中分布式节点高精度自定位算法研究

随机网络不确定性高,较为复杂,当前节点定位算法无法准确对随机网络中分布式节点进行准确定位,且适应性差。为此,提出一种新的基于标记传递的随机网络中分布式节点高精度自定位算法,标记传递算法将随机网络中的分布式节点用有标记数据和无标记数据进行描述,依据节点间的相似度将节点标记传递至其相邻节点。对节点定位问题进行描述,介绍了标记传递算法,在此基础上通过标记传递算法对随机网络中分布式节点进行高精度自定位,定位过程主要分为离线训练阶段与在线自定位阶段,给出定位详细实现过程,对定位结果进行滤波处理。实验结果表明,所用所提算法对随机网络中分布式节点进行自定位,定位精度高,适应性强。     

基于节点划分的无线传感器网络自适应分簇算法

为延长网络的生命周期,针对随机部署的无线传感器网络节点均匀分布和能量有限的特点,提出了一种基于节点划分的分布式自适应分簇算法.通过节点的划分均衡簇内负载,利用节点的剩余能量与通信距离信息的自适应加权来优化调整节点竞选簇头的概率.模拟实验结果表明,该算法可有效延长网络的稳定周期和生存时间,数据传输量比LEACH-E算法增加了近20%.     

基于跳距修正与差分进化优化的改进DV-Hop定位算法

为了提高传统DV-Hop(distance vector-hop)算法的定位精度,提出一种基于跳距修正和差分进化优化的改进DV-Hop(differential evolution distance vector-hop,DEDV-Hop)算法。由DV-Hop的算法原理可知,锚节点间的距离测量误差是算法定位误差的主要来源,由此根据锚节点间的不同跳数引入权重因子,从而减小平均每跳距离误差,并且利用差分进化算法对最小二乘法计算出的节点坐标进行二次优化,最终提高系统的整体定位精度。为了验证算法的有效性,在相同实验条件下,通过设置不同的定位参数将提出的算法与同类的经典算法进行实验对比。实验结果表明,DEDV-Hop算法可以有效减少节点平均定位误差,其定位精度明显优于其他几种算法。