基于信息流累积的传感器节点分布密度控制算法

针对大规模无线传感器网络中的路由空洞问题设计了一种传感器节点非均匀部署机制:基于信息流累积的传感器节点分布密度控制算法.该算法根据网络中不同位置上节点需转发的信息流量,估算出网络中的能耗分布情况,并据此求出网络中不同位置上节点应有的部署密度.仿真结果表明,与按均匀分布策略进行布网的方法相比,本文提到的节点非均匀部署机制可使网络中各节点的能耗达到极好的均衡,从而有效避免网络中过早出现路由空洞问题,保证无线传感器网络的监测覆盖程度,加强网络的安全.     

SEP改进算法在WSN中的应用研究

针对无线传感器网络(WSN)中的网络生命周期问题,提出一种基于节点能量消耗(EC)的改进型稳定选举协议(EC-SEP).在二级能量异构网络中,EC-SEP协议将节点能耗因子与传统SEP簇头选举机制相结合,每一轮中更新节点的簇头选举概率,提高剩余能量较高的节点被选举为簇头的可能性,以此来均衡节点的能量消耗,提高网络的生命周期和吞吐量.将EC-SEP与LEACH、SEP、ESEP协议进行比较,结果表明,EC-SEP协议在网络稳定性和吞吐量方面具有更好的性能.     

基于节点休眠机制的无线传感器网络覆盖控制算法

为了减少传感器节点的能耗,延长无线传感器网络的生命周期,提出了一种基于节点休眠机制的覆盖控制算法.其基本思想是:网络中所有传感器节点根据邻节点的个数、与邻节点之间的距离来决定是否进入休眠状态,以此来控制每一轮中活跃节点的个数,减少网络的能耗.实验仿真结果表明,在保证网络的覆盖情况下,该算法能够减少活跃节点数,降低网络覆盖冗余度.     

基于k-覆盖保证的异构传感器网络节点调度策略

在分析已有传感器网络覆盖控制协议的基础上,提出了一种分布式覆盖控制算法.针对节点随机部署的异构网络,通过研究网络中节点交点的必要性,得出必要节点交点的最低覆盖度即为区域覆盖度的结论,由此可将区域覆盖度的计算转化为特殊点的覆盖度计算,从而解决了覆盖算法计算复杂度高和不精确等问题.在此基础上,又提出了一种以保证k-覆盖为目标的节点调度策略(SEC),该策略按照时间轮次,根据精确覆盖度算法可分布式地确定节点的状态.仿真结果表明,SEC能够减少节点的通信量,使工作节点数摆脱总节点数的影响,从而延长了网络的生命周期.与经典覆盖控制算法相比,所提算法在保证网络覆盖度的前提下可有效降低工作节点的数量,提高大规模传感器网络的可扩展性.     

LEACH算法最优数据采集方案

为了提高无线传感器网络低功耗自适应聚类路由算法(LEACH)的能量利用效率,首先建立了该算法的通信模型,得出了在簇形成阶段和数据采集阶段网络节点的能量消耗.其次分析了传感器节点每轮只采集一次数据和每轮采集多次数据这2种不同情况下所消耗的能量.最后通过对比节点在具有相同初始能量条件下采集信息量的差异,理论上推导出了最优化的数据采集方案,使得无线传感器网络节点在能量使用效率上有了较大提高,并通过仿真实验说明了它的可行性和正确性.实验结果表明,与每轮只采集一次数据相比,最优化采集方案能在其基础上提高33%的能量利用效率.     

一种基于可信度的异构网络汇聚路由协议

无线传感器网络使用多跳通信的模式从感测区域中收集环境数据.为了延长网络的寿命,提出一种基于可信度的异构网络汇聚路由协议.利用节点的剩余能量、可信度以及节点与汇聚节点之间距离选择簇首.在可信度高于一定阈值的前提下,能量剩余高和距离基站较近的节点比能量剩余少和距离基站较远的节点拥有更多的机会成为簇首,模拟实验结果表明,该协议减少了网络中的能量消耗,延长了网络的生命周期.     

最大化网络有效寿命的传感器网络覆盖保持协议

为了保证监测区域覆盖质量,同时延长无线传感器网络有效寿命,构建了一种不需要地理位置信息的异构传感器网络冗余节点决策模型,由此提出了一种最大化网络有效寿命的异构传感器网络覆盖保持协议--ULMPCC.根据节点剩余能量状况,关闭剩余能量相对较少的所有冗余节点,保留最少的工作节点,从而实现了分布式协作节点调度.基于剩余能量的选举策略有效地平衡网络中的能量消耗,最大化了网络的有效寿命.仿真实验表明,UMLPCC能调度最少的工作节点,保证应用要求的覆盖质量,当期望的覆盖质量大于90%时,获得的覆盖质量与期望的覆盖质量的误差小于1%.     

无线传感器网络分区能耗均衡的非均匀分簇算法

针对在无线传感器网络中分簇算法采用多跳通信方式时,靠近汇聚节点的簇头节点由于转发大量数据而导致自身能量消耗过快且节点易失效,从而造成网络分割,形成"热区"的问题,提出了一种新颖的基于分区能耗均衡的多跳非均匀分簇算法(CEB-UC).其核心思想是:将传感器网络合理分区,使得在靠近汇聚节点分区内的簇数量较多,各簇内传感器节点数较少;在远离汇聚节点分区内的簇数量较少,各簇内的传感器节点数较多,从而保证承担数据中继转发任务的簇头节点能减少自身的簇内通信开销,节约的能量可供簇间数据转发使用;任意分区的簇头节点在选择下一跳中继节点时可综合考虑候选节点的位置及剩余能量.实验以HEED、LEACH、PEGASIS、EAR-ACM等协议为参照,结果表明,当节点使用不同的数据融合策略时,CEB-UC算法能有效平衡网络节点能耗,延长网络部署半径,降低17%～41%的簇头节点能耗,提高24%～53%的网络寿命.     

能量高效的无线传感器网络稳定分簇路由协议

针对无线传感器网络能量受限和能量消耗不均衡问题,提出了一种能量高效的稳定分簇(energy-efficient steady clustering,EESC)路由协议,其核心思想是:当前簇头根据其簇成员节点的剩余能量信息决定下一轮簇头,下一轮簇头上任后,非簇头节点根据能量距离函数决定加入哪个簇头,簇间通过簇头最小能量耗费判定依据来决定采用单跳还是多跳通信方式向基站发送数据.EESC路由协议每轮产生的簇头数量稳定,综合了分布式和集中式两类分簇协议的优点.实验结果表明,EESC路由协议不仅高效地利用了网络节点有限的能量,而且均衡了节点的能量消耗,显著地延长了网络的存活时间.     

基于分簇的无线传感器网络时间同步方法

对传统的无线传感器网络的时间同步协议进行分析,结合无线传感器网络能量使用要求高的特点,设计一种适合WSN的时间同步算法.在分簇的基础上在簇内建立一个回路,回路上节点顺序单向同步,簇头可以实时监控同步的进行,以实现能量节省的、健壮的协作同步模式.对比实验结果表明,该算法在保证同步精度的前提下可以有效减少通信开销,节省了节点能量.     

最大化全移动无线传感器网络寿命的可信信息覆盖重定位算法

针对全移动传感器网络覆盖空洞的修复以及网络寿命最大化问题,研究并设计了一种基于可信信息覆盖模型的传感器节点重定位协议。该协议在可信信息覆盖模型下的信息网格的概念下,设计一种局部信息网格结构,通过使用移动最近的冗余传感器节点修复覆盖空洞区域来维持网络的完全覆盖。仿真结果表明,所设计的协议与现有的协议传感器节点重定位协议相比,可以有效减少重定位的移动能量消耗,明显提升全移动传感器网络的工作寿命。     

基于分布式加权多维定标的节点自身定位算法

提出了一种基于对称K最邻近（SKNN）传感器网络节点分布式精确定位算法．该算法首先采用SKNN方法选择每个节点的邻居节点，通过接收信号强度（RSS）方法测得每对节点之间的距离，构建节点距离矩阵，并以距离矩阵为输入，应用分布式多维加权算法对矩阵进行处理，从而获得传感器网络节点之间的局部映射关系．最后，根据参考节点的坐标对节点局部映射关系进行匹配，以获取节点坐标的全局映射．仿真实验表明，采用所提算法可以加强定位精度，提高计算效率，在有25个节点的传感器网络中，定位误差要比dwMDS方法低大约5%。     

无线传感器网络中基于负载平衡的多路路由

针对传感器节点能量受限的特点，提出了一种无线传感器网络中基于负载平衡的多路路由（load balancing multi-path routing,LBMPR）协议．LBMPR依赖传感器节点的地理位置生成从源节点到sink节点的多条路径，数据通信均匀分布于不同路径上，从而达到节点间的负载平衡，延长了网络的寿命．仿真实验表明，若选择适当的参数a和b，较之mesh-2和mesh-3，LBMPR能获得更好的负载平衡性能．     

Analysis of coverage problem under border effects in wireless sensor networks

Wireless sensor networks can be used to monitor the interested region by deploying dense sensor nodes. Coverage is a primary metric to evaluate the capacity of monitoring. In this paper, we focus on the coverage problem under border effects, where the sensor nodes are distributed in a circle-shaped region randomly. Under this scenario, we derive the expected coverage of the sensor node and the total network coverage provided by n sensor nodes accurately by probability. These findings are useful to determine the related parameters (sensing range, number of sensor nodes and radius of monitored region) for a specific network coverage ratio. Simulation results demonstrate that our analysis is correct and effective.     

无线传感网络覆盖中网络拓扑结构设计方法

无线传感网络覆盖可以合理分配网络的空间资源,更好地完成环境感知、信息获取等任务,当前无线传感网络覆盖方法不能对传感网络进行全面覆盖。提出一种新的用于无线传感网络覆盖的网络拓扑结构设计方法,将层次型拓扑结构作为无线传感网络拓扑基本结构,对其进行详细分析后,提出能量高效的拓扑控制算法:以同一概率周期性随机选择簇头,令无线传感网络的总体能量消耗均衡分配至各传感器节点中,实现簇中成员节点数据的均衡分布,完成无线传感网络拓扑结构的设计。实验结果表明,设计的网络拓扑结构可以合理调节传感节点的距离,可以覆盖整个无线传感网络,减少重复覆盖,具有很好的覆盖优化效果。     

无线传感器网络能量平衡的数据汇聚路由算法

传感器的数据在传输过程中按照贪婪算法形成的数据汇聚路径中,有些节点过早地消耗完其能量,造成所谓的热点问题,引起传感器网络能量消耗的不平衡．本研究提出了一种能量平衡的数据汇聚路由算法EBGP协议．该协议依据邻居节点的剩余能量、邻居节点到Sink节点的距离以及邻居节点到源节点的距离来计算概率值,然后选择邻居节点中概率最大的一个作为数据转发节点．仿真显示EBGP协议胜过GPSR、GEAR和D-REECR协议,达到了能量平衡和能量效率的目的．     

改进型无线传感器网络的质心定位方法

针对传统质心定位算法定位精度受锚节点密度影响大,但锚节点成本高而不能大量使用的问题,采用移动锚节点,引入高斯马尔科夫移动模型对锚节点移动路线进行规划,使锚节点在待测区域内随机移动形成更多的虚拟锚节点,代替传统定位算法中的锚节点,提高了质心定位算法中对未知节点的覆盖率与定位精度.仿真结果表明,该方法有效且能应用于大型无线传感器网络定位.     

基于簇头集的无线传感器网络定向扩散协议

由于无线传感器网络中的节点能量有限,因此能量有效是拓扑设计时需要面对的一个重要问题,它能在很大程度上影响网络的寿命。本文提出了一种能量有效的基于簇头集的被动分簇定向扩散路由协议(HPDD)来最小化无线传感器网络中的能量消耗。该协议在被动分簇定向扩散路由协议(PCDD)的基础上加入了簇头集的概念,在网络中簇头集中每一个成员都可以作为簇头来发挥作用,从而减少洪泛建立网络拓扑结构的次数。理论分析和仿真结果都表明,该协议能有效减少网络中不必要的能量消耗,延长网络数据传输的时间,并且更适用于大中型网络。     

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.