基于三维体质心的无线传感器网络节点定位算法

针对无线传感器网络中传感器节点初始位置未知的问题,提出一种基于三维体质心的分布式无线传感器网络节点定位算法.算法假设网络中有一定比例的锚节点(位置已知的节点),利用三维辅助坐标系,建立节点间的通信约束关系和空间几何关系,研究三维空间内包含未知节点的三维体构成方法,确定三维体的多个侧面和曲面来构成曲面三维体;为了减小算法计算量和网络能耗,寻找与曲面三维体对应的由多个侧面组成的平面三维体,通过确定平面三维体的质心来获得曲面三维体质心,从而把曲面三维体的质心作为未知节点的估计位置.该算法是一种完全基于网络连通性的分布式算法,算法设计简单,计算量小,节点间通信开销少.仿真结果显示,该算法适合于各种规模的无线传感器网络的节点定位.     

一种无线传感器网络分布式加权容错检测算法

针对无线传感器网络的容错事件区域检测问题,提出一种分布式加权容错检测算法。考虑"邻域的邻域"的容错范围,首先利用邻域节点与其周围节点的信息交换,对邻域节点的状态值进行估计,然后采用加权容错方法对邻域节点的估计状态值进行加权综合,完成对中心节点的错误检测。仿真结果表明,该算法在传感器网络初始错误率达到20%的情况下,仍能够检测和纠正90%以上的错误。相比其他算法,该算法具有较高的错误检测精度,极大改善了事件发生区域边界节点的纠错问题,且算法运行时整个网络所消耗的能量适中。     

传感器网络中基于链路层服务的最短路由算法

无线传感器网络中,链路通信质量随时空变化很大,并且有5%-15%的非对称链路存在。链路层服务不但可以发现邻居传感器节点,测量和预测邻居节点间的链路通信质量,而且还提供链路数据转发机制来减轻单向链路对其它协议的影响。利用链路层服务,采用分布式最短路由路径建立算法,为每个传感器节点建立了到汇聚节点的最短路由路径,然后从理论上分析了该算法的性能,最后在无线传感器网络模拟器TOSSIM上进行了模拟。实验结果表明,基于链路层服务的最短路由路径建立算法,不仅可以有效地避免建立断路由路径,还可以充分利用单向链路来建立更短的路由路径,有多于15%的传感器节点建立了更短的路由路径,路由跳数也减少了14%-100%。     

高密度无线传感器网络分簇定位算法

节点自身定位是无线传感器网络应用的支撑技术之一。提出了一种适用于大规模高密度无线传感器网络的分簇定位算法。首先定义了节点的势作为簇首选举依据,网络中节点间的距离由接收信号强度和通信半径的关系间接计算得到,各簇内的拓扑信息由簇首保存,簇首利用线性规划法实现簇内相对定位;随后从sink节点开始逐步进行簇间位置融合,最终实现全网的绝对定位。相比集中式的凸规划定位算法,所提算法计算复杂度低、通信量小、定位精度高,且不需要预先知道环境中的信号衰减因子,有一定的抗噪声干扰能力。仿真结果显示,在节点按均匀网格分布和均匀随机分布两种情况下,所提算法能取得较好的定位效果。     

基于星型配置策略的协同定位算法

为了改善无线传感器网络整体连通性,避免监控区域出现黑洞现象,提出了无线传感器网络节点的星型配置策略。通过RSSI和AOA相结合的协同定位算法实现了节点定位,算法中采用影射机制建立了传感器节点的平面坐标计算新方法。计算机仿真结果表明该算法能够明显提高节点的定位精度,定位精度小于1米。     

高能效传感器网络调度算法研究与仿真

无线传感器网络用于事件探测是一个重要的研究方向,由于传感器节点能量受限,为了延长网络寿命,设计了EAWS高能效节点调度算法。该算法根据节点的剩余能量安排节点的工作强度,在保证网络探测性能的前提下,达到平衡能耗的效果。为了评估EAWS算法性能,作了全面的系统仿真和理论分析,通过OPNET软件搭建一个近似真实的传感器网络探测模型,验证了EAWS算法的探测概率、探测延时和网络能耗三个指标,结果表明EAWS方法具有能量高效性和较好的探测性能。     

无线传感器网络节点随机调度算法研究

针对已有的无线传感器网络节点随机调度算法存在的问题,即由于节点是利用产生随机数的方法加入到不同的工作子集,从而导致初始子集中节点分布不均,在概率感知模型下提出了一种基于节点平均度的随机调度算法。该算法利用邻居节点之间的信息传输,使得每个节点的邻居节点尽量均匀分散在不同的子集中。通过随机概率理论分析了概率感知模型下网络覆盖度与节点数之间的关系,解决了新算法的节点配置问题。仿真实验证明了新算法的有效性及分析的正确性。     

无线传感器网络中一种关键节点集轮换算法

针对传感器网络多跳通信和多对一的流量特征,提出负载均衡的约束条件,将关键节点集选取问题转化为多目标优化问题,提出一种基于非支配遗传算法的关键节点集轮换算法.通过节点密度控制机制,从投放的节点池中选取关键节点集,以满足监测区域覆盖连通.在每轮网络工作的开始,激活不同的关键节点集,保证在每个时刻,有且仅有一个节点集完成对网络的充分覆盖.仿真结果表明该算法能够快速收敛于最优解,极大化网络关键节点集数目,有效延长网络的生存时间.     

基于目标跟踪的移动信标辅助节点定位算法

针对无线传感器网络的节点自定位问题,提出一种基于单个移动信标的节点定位算法。信标节点周期性地发布自身位置信息,未知节点被动接收该信息得到与移动信标之间的距离,先求取自身位置的近似估计,再利用无迹卡尔曼滤波进行目标跟踪,完成进一步位置求精。未知节点之间无需测距,降低了通信量和能量消耗。仿真结果表明,该方法能够有效提高节点的定位精度,适用于户外部署的大规模无线传感器网络。     

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.     

基于蓝牙的无线传感器网络

提出了一种基于蓝牙技术的无线传感器网络,它采用基于信息触发的星型网络拓扑和节能工作模式,使得一个蓝牙主结点可以控制从结点的个数远大于7个,有效降低了每个传感器结点的功耗,加强了传感器结点的安全管理。     

基于一个移动锚节点的无线传感器网络节点定位算法

节点定位技术是无线传感器网络应用的重要支撑技术之一,对此提出了一种基于移动锚节点的两步定位算法。该算法利用一个移动锚节点遍历整个网络,并周期性的广播包含自身当前位置的信息。把传感器节点的自身定位过程用基于无迹状态滤波(UKF)的目标跟踪方法实现。由于所用的目标状态模型和量测模型有一定的不确定性,所以先选取不共线3个锚节点信息,利用三边定位法提高滤波的初始位置精度,从而改善定位效果。最后仿真并分析比较了锚节点在多种移动轨迹情况下节点定位误差,结果表明本文所述两步定位法改善了对锚节点移动轨迹的特殊要求的限制,更适合实际情况,并取得理想的定位精度。     

Distributed event region fault-tolerance based on weighted distance for wireless sensor networks

Event region detection is the important application for wireless sensor networks (WSNs), where the existing faulty sensors would lead to drastic deterioration of network quality of service. Considering single-moment nodes fault-tolerance, a novel distributed fault-tolerant detection algorithm named distributed fault-tolerance based on weighted distance (DFWD) is proposed, which exploits the spatial correlation among sensor nodes and their redundant information. In sensor networks, neighborhood sensor nodes will be endowed with different relative weights respectively according to the distances between them and the central node. Having syncretized the weighted information of dual-neighborhood nodes appropriately, it is reasonable to decide the ultimate status of the central sensor node. Simultaneously, readings of faulty sensors would be corrected during this process. Simulation results demonstrate that the DFWD has a higher fault detection accuracy compared with other algorithms, and when the sensor fault probability is 10%, the DFWD can still correct more than 91% faulty sensor nodes, which significantly improves the performance of the whole sensor network.     

New mixed broadcast scheduling approach using neural networks and graph coloring in wireless sensor network

Due to the mutual interference and sharing of wireless links in TDMA wireless sensor networks, conflicts will occur when data messages are transmitting between nodes. The broadcast scheduling problem (BSP) is aimed to schedule each node in different slot of fixed length frame at least once, and the objective of BSP is to seek for the optimal feasible solution, which has the shortest length of frame slots, as well as the maximum node transmission. A two-stage mixed algorithm based on a fuzzy Hopfield neural network is proposed to solve this BSP in wireless sensor network. In the first stage, a modified sequential vertex coloring algorithm is adopted to obtain a minimal TDMA frame length. In the second stage, the fuzzy Hopfield network is utilized to maximize the channel utilization ratio. Experimental results, obtained from the running on three benchmark graphs, show that the algorithm can achieve better performance with shorter frame length and higher channel utilizing ratio than other exiting BSP solutions.     

传感器网络中基于k-GH模型的对偶密钥预置算法

由于传感器网络节点能量有限,传统的密钥管理方法（如：公开密钥加密技术、KDC等）不适合传感器网络,对偶密钥是传感器网络的一种基本的安全技术,如何结合传感器网络的特性提高对偶密钥性能具有十分重要的意义。依据传感器网络分组部署的特点,在KDC和基于多项式池的密钥预置模型基础上,提出了一种用于密钥预置的k-GH（k-Grid Hypercube）模型,并基于k-GH模型提出了一种新型密钥预置机制。理论与仿真分析表明,新算法具有更低的存储开销、通信开销和良好的安全性能,因此,是一种适合传感器网络的高效对偶密钥预置立算法。     

一种节能的无线传感网异构配置模型

依据对实际传感信息分布与无线传感网络工程需求的分析,提出一种新的无线传感网异构配置模型(WSNHEDPM).对传感节点中的传感模块按需要进行组合,使其与感知物理特征量空间分布特征相适应,以减少信息冗余,降低无线传感节点的能量负担.对两种配置方法进行了配置成本、能量消耗与生存周期方面的理论和实验分析比较.理论和仿真实验表明,该模型使无线传感网在面向实际普通应用环境时更为能量有效和合理.     

基于传感器网络的标量量化器的设计

针对分布式编码在无线传感器网络研究中的重要性,着重研究了分布式编码中标量量化器的设计,分析设计最优标量量化器所存在的问题,提出了一种线性组合失真和速率的率失真数学模型。在此模型上,采用了一种改进的Lloyds迭代算法。通过仿真证明,此算法比传统的算法更能保证标量量化器的最优性或局部最优性。     

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。