异构传感器网络成本最优节点部署机制

针对异构无线传感器网络中节点的高密度部署情况,研究了异构传感器节点的优化部署问题。提出一种基于遗传算法的异构节点成本优化部署方法。算法以网络的容错性和覆盖性为约束条件,以部署的成本为目标函数进行优化计算得到保证网络覆盖和网络容错性所需的节点位置和节点类型。算法既适用于布尔传感模型,又能应用于概率传感模型。仿真结果表明该算法能快速收敛于最优解,降低网络部署的成本,是一种可行的异构无线传感器网络节点部署的解决方案。     

带非均匀节点分布无线传感器网络的高效节能数据存储

现有大部分无线传感器网络的分布式数据存储方法都依赖于传感器节点定位系统,这会导致节点消耗大量的能量,而且这些方法主要是针对均匀分布的无线传感器网络的,并不适用于非均匀节点分布的传感网络。为了解决这个问题,提出一种非均匀节点分布传感网络的大数据路由存储算法,其目的在于减少传感器节点的实际分布和地址。为了进一步节省数据存储空间和能量消耗,将布隆过滤器(Bloom filter)集成到节点上,从而进一步减少数据丢失和网络能量消耗。文中算法提供了高效的搜索服务,使数据在网络内的存储分布和路由能量消耗更加均匀,进而提高了网络的生存时间。文中算法在容错情况下通过减少冗余数据来提供高效节能的存储,并进一步减少数据的路由开销和存储空间的浪费。     

基于动态搜索区域的无线传感器网络小世界特性构建方案

为了减少无线传感器网络节点的能量消耗,以延长无线传感器网络的寿命,首先研究了如何通过在无线传感器网络中构建小世界特性以延长其网络寿命,并着重分析了DAS(directedangulation tow ards the sink)方案.然后针对DAS方案中临近sink节点区域内的节点能量过快消耗的问题,提出了一种在无线传感器网络中构建小世界特性的新方案——菱形区域方案.该方案根据sensor节点到sink节点距离的大小,动态地改变菱形捷径端点搜索区域的大小,达到构建小世界特性并增强网络抗毁性的目的.理论证明了菱形区域方案在一定条件下较DAS方案既节省能量又能延长网络的寿命.     

基于多目标遗传算法的无线传感器网络重新部署方法

研究节点动态移动以增强覆盖率,同时考虑节点的最大移动距离最小化.通过引入虚拟合力对基因进行变异,提出一种基于NSGA-II框架的改进的多目标遗传算法,达到网络覆盖率与节点移动距离之间的平衡.实验证明,该结果能得到较分散的前沿占优解.     

Online Distributed Fault Detection of Sensor Measurements

In wireless sensor networks (WSNs), a faulty sensor may produce incorrect data and transmit them to the other sensors. This would consume the limited energy and bandwidth of WSNs. Furthermore, the base station may make inappropriate decisions when it receives the incorrect data sent by the faulty sensors. To solve these problems, this paper develops an online distributed algorithm to detect such faults by exploring the weighted majority vote scheme. Considering the spatial correlations in WSNs, a faulty sensor can diagnose itself through utilizing the spatial and time information provided by its neighbor sensors. Simulation results show that even when as many as 30% of the sensors are faulty, over 95% of faults can be correctly detected with our algorithm. These results indicate that the proposed algorithm has excellent performance in detecting fault of sensor measurements in WSNs.     

Coverability of Wireless Sensor Networks

The coverability of Wireless Sensor Networks (WSNs) is essentially a Quality of Service (QoS) problem that measures how well the monitored area is covered by one or more sensor nodes.The coverability of WSNs was examined by combining existing computational geometry techniques such as the Voronoi diagram and Delaunay triangulation with graph theoretical algorithmic techniques.Three new evaluation algorithms,known as CRM (Comprehensive Risk Minimization),TWS (Threshold Weight Shortest path),and CSM (Comprehen...     

带执行器节点的无线传感器网络协议研究

对带执行器节点的无线传感器网络系统的结构和特点进行介绍和分析，比较了带执行器节点的网络系统与普通的网络系统之间的不同．根据充分利用执行器节点的供电和通信能力，减少传感器节点的能耗的设计思想，设计了一种可行网络通信协议和执行器决策算法．然后利用无线传感器网络能量模型和网络通信模型对该协议进行能耗和网络响应时间分析．最后对本协议进行仿真分析，比较执行器节点存在和不存在两种网络的网络性能，结果说明利用系统中执行器节点的特性设计网络通信协议，可以有效地提高网络系统的事件响应时间和单事件能耗性能．     

传感器网络中基于过滤的概率Skyline查询算法

针对感知数据固有的不确定性问题,研究了无线传感器网络中概率Skyline查询的处理与优化技术.首先分析了概率Skyline查询的性质,证明了概率Skyline查询的不可分解性,因而无法直接利用网内计算方法求解;进而提出了无线传感器网络中基于过滤的概率Skyline查询处理算法(filter basedprobabilisticSkylinequeryprocessingalgorithminWSN,FPSP).FPSP算法将感知数据划分为候选数据、相关数据和无关数据;只需要候选数据和相关数据即可求得概率Skyline查询结果,可以在传感器节点过滤无关数据以避免大量的数据网内传输.仿真实验结果表明,FPSP算法可以有效降低传感器节点的数据传输量,极大地延长了无线传感器网络的使用寿命.     

基于非均匀分簇和最小能耗的无线传感网络路由算法

摘要：
簇头以多跳方式传输数据到网关时,靠近网关的簇头由于负担较多的转发任务而过早死亡,从而造成了“能量空洞”现象.文中提出了一种基于非均匀分簇的能量有效的无线传感网络路由算法（UCRA）.它包括非均匀分簇算法和最小能耗路由算法2部分.首先提出一种加权的非均匀分簇算法（WUCA）,在分簇时考虑了节点的选票和传输距离.在簇间通信时提出了最小能耗多跳路由算法.它利用位置信息计算最优转发簇头位置,从而指导下一跳簇头的选择.仿真结果表明,UCRA算法能很好地平衡网络能耗,延长网络生命周期.
关键词：
无线传感器网络; 非均匀分簇; 路由算法; 能量效率
中图分类号： TP 212.1
文献标志码： A     

无线传感器网络中信息精确度与能耗的关系综述

无线传感器网络由微小的能量有限的无线传感器节点组成。这种网络的主要目标就是采集信息。因此,能量有效性和信息精确度就是无线传感器网络应用中最主要的指标。在这个资源严重受限的网络中,任何一种数据采集的方法必然是以上两个指标的折衷处理。这就促使对这两个指标之间的关系进行调查。对涉及到能量有效性和信息精确度的研究工作进行了调查、分类和总结,并且指出了各类工作中的开放性研究点,用于启发设计既节能又精确的数据采集方法。     

Exploration of energy conservation MAC protocol of WSNs for ubiquitous environment

According to analyze the facade phenomenon of wire-less sensor networks（WSNs）,this paper proposes a feasible method to state clearly and improve the power control efficiency of wire-less sensor networks（WSNs）. One of the crucial problems for WSNs is the design of medium access control （MAC） protocol. Our method want to adjust the activities of the MAC protocols control to achieve the enery conservation when the wireless communication module of sensor nodes is running, which is the major consumer of energy consumed by sensors energy. The energy efficiency of MAC protocol makes a strong impact on the network performance. To some extent,our research work describes and analyze the sources of energy consumption in MAC layer and simultaneously present an optimal method for the design of MAC protocol. Then we discusses some factors impacting on the performance of MAC protocol and metrics of performance evaluation. Eventually, the coming research direction is summarized.     

概率函数检测随机多址接入无线传感器网络MAC协议分析

 提出了概率函数检测随机多址接入无线传感器网络MAC(FPRM)协议.在发送分组的时间1+a中,采用p(x)函数检测的控制策略,增加握手的ACK信号,提高无线传感器网络的传输效率.通过平均周期法的理论分析和选取不同的p(x)函数值的仿真实验,获得的结果相吻合.分析结果表明,FPRM协议能有效地分配无线传感器网络的信道资源,提高系统的传输质量.     

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.     

无线传感网络中的LIE-3D定位算法

针对部署在三维空间的无线传感器网络,提出了一种传感器节点自身定位方法LIE-3D。该算法通过判断锚节点对传感器节点可能所在网格的得票数,筛选出可能的位置区域,并最终计算这些区域交集部分的质心,作为待定位节点的位置。理论分析及仿真实验结果均表明:LIE-3D定位方法无需复杂的测距设备和昂贵的外部设施,且通信协议相对简单,对网络拓扑具有一定的鲁棒性,因此是一种低成本、低功耗的无线传感器网络三维自身定位方法。     

一种无线传感器网络中不同业务的区分服务机制

提出了一种适合无线传感器网络(WSN)业务的区分服务方案-轮询路径调度算法(Round Robin Path Scheduling,RRPS).该方案根据路径能量瓶颈梯度和跳数梯度这两个主要参数来为不同等级业务分配不同的路径,同时以轮询方式选择路径来均衡网络中各个节点的能耗.实验结果表明,与直接扩散路由算法相比,RRPS能降低实时业务的端对端延时和延时抖动,并提高网络生存期.     

Energy balance routing protocol for wireless sensor networks based on fuzzy next-hop selection

The implementation of energy balanced routing is an effective way to prolong the lifetime of wireless sensor networks (WSNs). To balance energy consumption, fuzzy next-hop selecting strategy was designed: nodes of different gradients are fuzzily classified into relevant levels; each level has a chance to provide a node with maximum residual energy as the next-hop. Based on the above strategy and directed diffusion (DD), fuzzy next-hop selection based energy balance (FNSEB) routing protocol was proposed. The simulation results showed that FNSEB utilized the limited energy more thoroughly and rationally, decreased the average energy consumption and prolonged the lifetime of WSNs.      

无线传感器网络中信息精确度的建模与分析

无线传感器网络的主要目标是在各种资源受限的情况下取得用户所需的信息精确度。因此,有关信息精确度的理论模型对设计无线传感器网络中有效的协议很有价值。首先提出一种无线传感器网络中信息精确度定义,然后利用节点采样数据间的空间相关性得出信息精确度随采样节点个数（M）变化的关系模型。理论分析和仿真试验结果都表明：信息精确度并非随M的增大而持续增大,当时增大到一定程度后,信息精确度的增量将趋于零,从而纠正了增大M可以持续提高信息精确度的观点：理论模型可以用来确定一个合适的M以实现用最小的能耗代价取得尽可能精确的数据。     

基于无迹卡尔曼滤波和协方差交叉融合的分层多簇无线传感器网络多速率跟踪算法

针对无线传感器网络(WSNs)在跟踪过程中精度低,性能差等缺点,提出基于无迹卡尔曼滤波(UKF)和协方差交叉(CI)融合的分层多簇WSNs多速率跟踪算法。将传感器分成多个簇,同一簇中的传感器可以采用不同的采样和传输速率对目标的数据进行采集和传输。首先,采用UKF处理传感器节点采集的数据,生成局部估计。然后,利用CI融合算法将收集到的局部估计值形成融合估计。通过定义一个附加权重因子,为真实协方差的不确定性定义一个更严格的界限。仿真验证了方法的有效性,采用多速率分层融合估计的精度更高,效果更明显。     

无线传感器网络中能量高效的时间同步算法

针对能量受限的无线传感器网络,提出一种能量高效的时间同步算法(EETS).EETS采用时钟频偏校正、本地广播认证以及自适应冗余报文技术,使得无线传感器网络中的时间同步具备能量高效和安全的特性.仿真结果表明EETS满足了这两点目标.     

一种基于遗传算法的无线传感器网络路由算法

针对传感器节点在能量储备、计算能力、通信能力方面制约性强等问题,采用进化算法理论,提出一种适用于无线传感器网络的移动Agent路由选择算法.该算法能为移动Agent探测具有最小能耗的路径,同时保证信息收集的完整性.实验结果表明,该算法自适应性强,可减少传感器节点的能量消耗,满足无线传感器网络在实际应用中对移动Agent路由算法的需求.