基于自适应遗传算法的传感器网络数据融合算法

能源有效性是无线传感器网络(WSN)路由算法设计要考虑的首要问题,数据融合可以通过合并冗余数据而有效地节约能耗.提出了一种基于自适应遗传算法(AGA)的WSN数据融合算法,基于移动代理(MA)对Sink节点发出兴趣代理报文和目标节点发出数据代理报文进行转发.采用AGA求出MA最优路由节点序列,通过把WSN均匀分割为多个大小适当的二维网格,形成AGA的初始群体.仿真结果表明,随着网络规模增大,和局部最近邻优先算法(LCF)相比,该算法有更小的网络能耗和延时.     

传感网络中基于消息预取的移动查询

针对无线传感器网络向终端用户传送信息的数据服务问题,提出了一种移动环境下满足时间空间约束的数据查询处理技术。结构上由代理体和网络节点两层组成,其中网络节点执行消息预取、查询分散和数据收集处理功能,通过对用户的运动路线进行预测并向传感节点发出预取消息,由节点自主构建网络查询树,再由数据集中组件完成数据的收集和融合,用户在到达传感区域后能在查询周期结束前获取查询数据。对该技术的性能进行了理论分析和实验仿真,结果表明在能耗增加不多下,移动查询能保持良好的数据完整性和高的查询成功率,验证了该技术的有效性。     

一种基于分簇及蚁群算法的分布式能量高效路由算法

为了提高无线传感器网络中节点的能量使用效率,延长网络生存期,提出了一种基于分簇及蚁群算法的分布式能量高效路由算法.首先,网络中的节点采用改进的最小ID分簇算法对传感器网络进行快速分簇;然后,各簇头节点使用改进蚁群算法进行并行优化计算,寻找从簇头节点到Sink节点的数据汇聚路由.该算法是一种分布式算法,经仿真验证算法是合理的,和典型路由算法相比,能均衡节点能量消耗,具有更高的网络生存期.     

基于区域不相交的无线传感网任播路由算法

在无线传感器网络(wireless sensor networks, WSN)中采用任播技术可以均衡数据流及能耗。传统算法常采用节点不相交路由策略,但隐终端问题仍会造成任播路径间的传递碰撞。针对该问题,提出基于区域不相交策略的WSN任播路由算法。该算法采用扇形通道技术和基于不同时隙的区域不相交发送策略以减少任播路径传递碰撞问题。仿真实验数据表明,相比较节点不相交路由策略和最短路径优先区域不相交路由策略,本文算法在分组投递成功率和节点平均能耗上具有较好的性能优势,从而提高网络生存期。     

基于虚拟传热的能耗均衡幂律重部署算法

针对大规模双层无线传感器网络自移动传感器节点覆盖控制的能耗均衡问题,提出一种基于虚拟传热的重部署算法。建立了以二次熵为基础的幂律熵模型,设计传感器节点与汇聚节点之间的绝对移动方法;利用邻居节点之间幂律熵流动的平衡关系,建立熵平衡方程,采用相对熵求得相对移动中参照节点选取概率的权重,设计相对移动方法。叠加两种自移动方法,进行迭代,达到网络熵平衡。实验表明,所提算法能够高效实现能耗均衡,及时避免能量空洞,延长了网络生命周期,并提升了覆盖率。     

NS-2移动代理网络仿真功能扩展设计和实现

在分析网络仿真工具NS-2特点的基础上,提出了移动代理模型的建立以及数据包、节点和代理扩展技术,通过修改原有的数据结构和增加新的网络模块扩展NS-2的功能以实现移动代理网络的仿真,并据此设计实现了移动代理网络模拟软件。利用该软件,可以有效地分析移动代理系统的网络性能,为其设计和评估提供可靠的依据。     

基于动态AHP的海上移动节点网络选择算法

针对海上异构无线网络中现有的节点选择算法存在的实时有效性和与移动节点匹配性较差的问题, 提出了一种基于动态层次分析(dynamic analytic hierarchy process, DAHP)法和协同学原理的网络接入选择算法。该算法在满足多因素判决和静态节点网络选择的基础上, 采用DAHP法确定接入判决指标的主观权重, 运用协同学相关原理确定客观权重, 利用接收功率确定移动节点的位置权重, 并通过对主、客观和位置权重进行再分配, 实现了对移动节点周围的实时网络状态与任务通信需求的兼顾, 提高了算法实时性和与移动节点的匹配性。仿真结果表明, 该算法相对于基于传统AHP和协同学原理的网络选择算法、基于距离的移动节点算法, 能够在降低节点业务阻塞率的同时提高通信通畅度与实时性。     

无线传感器网络单汇聚节点选址策略

无线传感器网络中,所有节点收集到的数据都通过多跳的方式转发到汇聚节点,因此汇聚节点的选址策略对网络寿命有很大的影响。首先在节点随机分布的无线传感器网络中简单分析了汇聚节点的面向能量选址策略,然后进一步探讨了面向寿命的选址策略,最后结合基于路由代价的蚁群路由算法在无线传感器网络中对两种选址策略进行仿真,仿真结果显示面向寿命选址策略的网络总能耗稍大于面向能量的选址策略,但前者能在较低网络能耗的基础上有效地延长网络寿命。     

基于位置估计的井下无线传感器网络路由算法

井下无线传感器网络中的信标节点无法及时获得能源补充,能量水平总体偏低,结合井下网络的特点研究能降低信标节点能耗、延长信标节点服务时间的路由算法对井下无线传感器网络十分必要.通过对井下传感器网络的能量补充方式和节点移动特点的分析,提出了一种基于位置估计的多跳路由(position estimatebased multi-hop route,PEBHR)协议,该协议通过位置估计的方法帮助节点选择恰当的移动节点作为数据中继快速建立路由路径,从而由能量水平较高的移动节点承担主要的数据转发任务,减少能量水平相对较低的信标节点的负载,从而延长信标节点的生存时间.仿真结果表明PEBHR协议能够降低信标节点的能量消耗,有效延长信标节点的生存时间,有效解决井下节点能量不平衡的问题.     

基于采样优化的蒙特卡罗移动节点定位算法

针对无线传感器网络中蒙特卡罗移动节点定位算法的不足,提出了一种采样优化的蒙特卡罗移动节点定位算法。该算法根据运动连续性,利用曲线拟合方法,得出样本节点位置后验密度分布取值较大的区域,对该区域内样本节点的权值进行优化,从而完成未知节点的定位。仿真结果表明,改进后的算法能够显著地减少定位所需的样本数,有效提高了无线传感器网络移动节点定位的准确性和鲁棒性。     

能量平衡的异构传感网跨层密钥管理方案

传统的传感网密钥管理协议独立于网络其他层设计,这种层间的独立性造成传感器节点物理性能浪费,网络整体性能降低。从节点剩余能量出发,提出一个能量平衡的异构传感网跨层密钥管理方案。通过节点剩余能量、节点度数等参数,从能量平衡的角度出发确定下一跳节点的选择,再利用密钥交换建立两节点间的会话密钥,该方案将网络层节点路由关系与应用层节点密钥关系结合,实现了密钥管理的跨层设计。结果表明,该方案保证节点密钥连通性的同时,均衡网络节点间的能耗关系,有效延长了异构传感网的生命周期。     

节点剩余能量均衡的机会网络路由机制

机会网络中的节点能量受限且难以补充,其能量消耗情况影响着整个网络的生命周期和性能。针对社区机会网络中部分活跃节点频繁转发数据所导致的能量消耗过快问题,提出一种节点剩余能量均衡的机会网络路由机制,根据节点剩余能量及其在网络中的活跃程度感知其综合转发能力,进而合理地选择下一跳节点,有效减少不必要的转发次数,均衡网络负载。数值结果表明,所提出的机制能够在保证网络投递率的同时均衡网络能耗,延长网络生命周期。     

无人机蜂群中紫外光隐秘通信能耗均衡路由算法

针对复杂战场环境下无人机蜂群的任务协同要求,保证编队内可靠的路由通信尤为重要。考虑无人机携带能源有限,为了尽可能延长空中作业时间,提出一种无人机蜂群中紫外光隐秘通信能耗均衡路由算法。在无人机编队保持的基础上,结合无线紫外光散射通信特点,在路由选择过程中引入通信链路路径损耗和无人机节点剩余能量来构建链路权值函数,从而有效地平衡无人机蜂群节点的能量消耗。仿真结果表明,与其他算法相比,所提算法能够动态地选择数据传输路径,使节点的能量消耗均衡,进而延长无人机蜂群的生命周期。     

MWSN中基于功率自适应的拓扑维护算法

为解决移动无线传感器网络(mobile wireless sensor networks,MWSN)中由于节点移动、新节点加入网络、节点退出网络和节点失效等因素引起网络拓扑发生变化而影响网络性能的问题,提出了一种基于功率自适应的拓扑维护算法(power adaptation based topology maintenance algorithm, PATMA)。PATMA算法将传输单位比特数据包的能耗大小作为选择中继节点的条件,通过中继节点维护与距离较远的邻居节点的连通;当网络拓扑结构发生变化时,节点自适应地调整发射功率维护网络的连通;同时根据引起网络拓扑发生变化的具体原因设置不同事件,节点依据检测到的事件采取相应的拓扑维护策略。仿真结果表明,PATMA算法与功率自适应控制(new adaptive power control, NAPC)算法、拓扑控制(topology control, XTC)算法在平均发射功率、网络连通度、网络中存活的节点数等性能指标方面具有明显改善。     

传感器网络中一种基于时分的路由算法

针对采用多跳传输数据时靠近基站的节点易耗尽能量而失效、单跳传输数据时距离基站较远的节点很快失效的问题,提出了"2跳"的概念和基于时分的路由算法,其基本思想是在不同时间段分别采用单跳、多跳和"2跳"路由。仿真实验表明,算法使节点能量消耗比较均匀,能延长网络的生命周期。     

带有动态反馈的间断连接无线网络自适应异步节能机制

针对间断连接无线网络节点能量受限特性,提出一种带有动态反馈的自适应异步节能机制,以解决节点在空闲侦听中能耗过大的问题;并在此基础上,设计了一种能够根据网络通信错失率和节点能耗动态反馈调整的占空比机制,以有效延长生命周期,提升网络的投递性能。数值结果表明,与同类自适应节能机制相比,所提机制能够在不损失网络投递性能的情况下,极大限度地延长网络和节点的生命周期。     

基于节点分级的NNSs跨层MAC协议设计

针对组网导航系统(networked navigation systems, NNSs)中节点高速移动、能量受限及通信时滞的问题, 融合了基于移动汇聚节点的交叉路由树构建及链式分簇相结合的路由协议(cross routing tree construction based on mobile sink and chain clustering, CRTCC), 设计了一种基于节点分级的跨层媒介访问控制协议(medium access control protocol based on graded nodes, GN-MAC)。GN-MAC采取了基于竞争的媒介访问方式, 结合CRTCC协议特点定义GN-MAC包格式并完成具有多级别节点的自适应虚拟分簇, 同时设计了改进型节点移动性检测算法, 作出了最优簇间切换决策, 提出了基于优先级的竞争机制以及多信道通信机制。最后通过算例仿真, 验证了GN-MAC在节点高速移动和多移动节点情况下, 时滞和能耗得到了有效的控制。     

无线传感网多模簇维护机制与算法

无线传感网因节点众多、应用场景多样和资源约束严格而具有复杂的分布特征、组网灵活性和高度动态性,基于簇的网络管理模式面临着如何实现针对不同的簇受损情形的高效簇维护问题。建立了一种可以适应不同簇维护需要的多模簇维护机制,以自适应局域按需簇维护为目标,根据网络中簇的动态变化时间和空间进行分类簇维护,将簇维护转化为局部性和事件触发的操作,触发机制包括簇头剩余能量低于设定阈值、簇头负载不均、新节点加入或簇内节点失效退出等,基于单个簇或相邻簇的状态变化关系启动单簇(簇内)维护或多簇(簇间)维护方案。基于NS2的仿真结果表明:与传统周期性、全网重新成簇的维护模式相比,该机制能够明显降低网络维护开销,有效均衡网络节点能耗、增加传输的数据包总量、100%节点存活时网络的平均生命周期最高可延长1.8倍。     

一种新的Ad Hoc分簇算法及其性能仿真

Ad Hoc网络是一种多跳的自组织网络,网络是由移动的节点组成。Ad Hoc网络的许多应用都依赖层次结构的支持,簇结构是Ad Hoc网络中应用最为广泛的层次结构,而这种层次结构的形成和维护依赖于某种分簇算法。提出了移动节点的平均连接度和能量状态的计算方法,并在此基础上提出了一种新的基于权值的分簇算法(NWBCA),通过对算法进行分析和仿真测试,证明了该算法的有效性。     

基于事件驱动的无线传感器网络动态分簇路由算法

为了降低应用于突发事件监测的无线传感器网络的能量消耗,设计实现了一种基于事件驱动的动态分簇路由算法.在人体神经系统工作机制和传感器网络分簇路由协议的基础上,建立了基于人体神经系统的传感器节点模型,提出簇的生存时间和覆盖范围依据事件情况而动态调整,以有效提高数据融合性能,避免冗余分簇.仿真实验结果表明,该算法与TEEN相比消耗的能量更少,可以有效延长网络的生存时间.