无线传感器网络中一种基于安全性的时钟同步算法

无线传感器网络可以部署在各种危险的环境里,虽然风险性比较大,但是如果能够顺利完成任务,完全有可能延长安全时间。在保证安全的情况下,能够提高无线传感器工作有效性的新的算法——时钟算法。它主要是将网络中的恶意、不良的信息发现以后及时删除处理。此种方法能够使发恶意信息的网站有一定的收敛,并且时间精确。这种算法已经经过了许多的仿真实验,得出来的结论是这个算法是可以使用的。     

水下侦察网络中的联合沉默定位与时钟同步

针对目前的时钟同步方法无法用于水下侦察网络中的沉默节点,借鉴GPS的伪距定位和授时原理,提出了一种适用于水下环境的联合沉默定位与时钟同步方法,研究了基于MAC层时间戳和时分复用的水下时延测量方法与优化系统性能的锚节点水面布设方式。理论分析和仿真验证表明,联合沉默定位与时针同步方法可以获得和伪距测量误差相当的定位与时钟同步精度,且能够容忍水下信道声线弯曲、声速起伏等因素引起的测距误差。     

一种降低混沌同步时间开销的方法

为了降低突发噪声对混沌通信系统的影响,提出一种降低混沌接收系统混沌同步时间的方法.通过对系统模型状态变量导数的系数进行调整,增强了系统的同步能力,缩短了同步所需时间.仿真结果表明,该方法能够有效降低混沌接收机同步所需时间,调整后系统的同步时间为原系统的1/20.该方法能有效抵御突发噪声干扰对通信系统的影响,提高混沌调制通信系统的通信质量.     

一种分布式实时系统中的时钟同步算法

在分析FTMA算法和Basic算法的基础上提出了一种分布式实时系统的时间同步算法N-Message算法。给出了算法的性能评价指标,并通过实验证明N-Message算法优于FTMA算法。     

一种面向通信开销的网格工作流调度算法

采用任务—资源分配图定义了网格任务调度模型,运用动态规划的方法提出了面向通信开销的工作流任务调度算法。采用扩展的拓扑排序算法对具有依赖关系的工作流任务进行划分,根据划分的任务子集得到相应的调度阶段,在每一阶段选择满足约束条件和以计算开销、通信开销以及任务执行成功率为最优目标函数的资源节点进行任务分配,从而使工作流任务调度目标函数最优。应用Grid Sim工具包实现了该调度算法,并与Min-Min算法进行对比分析。仿真结果表明,基于动态规划的网格工作流调度算法具有良好的适应性,且能较好地处理不同网络环境下任务间存在大量数据传输的网格调度问题。     

一种基于TPSN算法改进的ZigSee时钟同步算法

低功耗是ZigBee技术的特点之一，本文针对TPSN算法中的某些节点可能会因为通信开销过大而过早耗尽电池能量的问题．提出一种改进的基于TPSN的ZigBee时钟同步算法。改进算法中通过接收信号强度指示参数RSSI（Received Signal Strength Indicator）对路由节点进行选择，从而对该算法进行改进。     

基于无线网络的IEEE 1588时钟同步算法

时钟同步是无线分布式系统中的一项关键技术。为了补偿无线网络中链路数据速率的动态变化带来的偏移误差并提高时钟同步精度,本文提出了一种基于动态变化的不对称无线传输IEEE 1588时钟同步算法。该算法根据动态变化的无线链路的不对称比来计算主从节点的时钟偏移误差。仿真实验结果表明,从时钟的偏移误差可以减小到10-3 μs,在无线网络中应用该算法能明显提高时钟同步精度。     

多通信半径DV-Hop定位算法的改进

针对传统DV-Hop定位算法由于跳数计算存在偏差影响定位性能的问题,提出了非均等多通信半径DV-Hop定位算法,并做了理论推导和拓扑图分析．通过计算非均等多通信半径最佳值,计算节点间跳数,进而优化平均每跳距离,提高未知节点定位精度．仿真结果表明：半径细化程度越高,定位误差越小;在半径细化程度不大情况下,非均等多通信半径DV-Hop定位算法误差改进效果明显．     

基于TOA的无线传感器网络时间同步与定位联合算法

文中研究无线传感器网络中时间同步与节点位置坐标联合处理的问题,并且提出了一个可以联合精确估计未知传感器节点时钟偏差和未知坐标的算法,新提出的联合时间同步与定位算法采用加权最小二乘方法,相比于极大似然等迭代估计器,该方法具有更低的复杂度。理论分析表明在低信噪比情况下,算法精度可以达到克拉美罗下界(Cramér-Rao lower bound,CRLB)。计算机仿真实验结果也证明算法可以达到理论分析的精度要求。     

一种三维无线传感器网络节点定位算法

节点定位作为无线传感器网络应用支撑技术之一,一直倍受学术界和工业界的关注。现有的定位算法大多针对平面应用而设计,无法满足三维空间应用。针对目前三维空间定位算法的不足,在三边测距定位基础上,本文以三维空间四边测量法为基础,提出了三维空间二次定位法,并对其性能进行了分析,给出了算法的定位误差。     

基于迭代双通信半径的传感器网络DV-Hop算法

为了提高DV-Hop算法的定位精度,提出了一种基于迭代双通信半径的DV-Hop改进算法。首先针对当前网络拓扑结构选取一个合适的通信半径,并用它与节点的默认通信半径一起估计信标节点间的平均每跳距离,最后使用迭代算法对得到的平均每跳距离进行修正,选择误差最小的平均每跳距离对未知节点与信标节点间的距离进行计算。仿真实验结果表明,改进算法在不明显提高算法复杂度与通信量的基础上大大提高了定位精度。     

Clapping and Broadcasting Synchronization in Wireless Sensor Networks

The Clapping and Broadcasting Synchronization (CBS) algorithm,which is specifically designed for large-scale sensor networks with low communication overhead and high synchronization accuracy,is introduced.The CBS protocol uses broadcasting rather than pairwise communication to accomplish synchronization.In the CBS scheme,the initial offset of local clocks can be successfully eliminated by the operation of clapping nodes,which leads to significant improvement in synchronization accuracy.The CBS protocol was implemented on the TelosB platform and its performance was evaluated in a variety of experiments.The results demonstrate that the CBS protocol outperforms the current state-of-the-art approach,the Flooding Time Synchronization Protocol (FTSP),in both single-hop and multi-hop scenarios in terms of synchronous precision and energy consumption.In multi-hop scenarios,the CBS algorithm keeps about 50% of its synchronization errors within 1 ms.In comparison,the FTSP keeps less than 7% of its synchronization errors within this range.In both single-hop and multi-hop scenarios,the CBS protocol is over 3.2 times more energy-efficient than the FTSP.     

无线传感器网络协同定位算法

针对无线传感器网络中基于RSS的定位算法存在的不足,提出一种协同定位算法。该算法包含2个方面：一是引入参考信标节点,以增加节点定位的容错性;二是采用狄克逊(Dixon)检验法剔除异常RSS值,同时引入RSS标准差阈值和学习模型,减小基于RSS的测距误差,有效提高定位精度。通过仿真实验对算法性能进行了评估,结果表明,该算法定位精度得到了有效提高,健壮性和稳定性较好。     

传感器定位节点的应用设计与实施

将定位功能融入到节点中,设计并实施了一种具有定位功能的传感器网络节点.该节点具有内置定位引擎,通过获取节点间的接收信号强度,转换成相应的距离信息.当获取3个以上已知节点坐标后,采用极大似然估计法给节点定位.实验结果表明,该节点定位精度3 m,可以满足一般传感器网络应用的需要.     

一种无线传感网络的非线性平均时间同步方案

提出一种无线传感器网络的非线性平均时间同步方案。网络中的相邻节点时钟信息交换后按照一种非线性规则进行时钟信息更新,该规则必须符合一定的条件才能使网络所有节点同步于它们初始时钟的平均值。笔者找到了使所有节点收敛到初始平均的充分条件,并用图论、李亚普诺夫理论和拉格朗日中值定理进行了证明,用计算机仿真进行了数据验证。     

无线传感器网络中一种改进的DV-Hop定位算法

针对 DV-Hop 算法在无线传感器网络节点分布不均匀时定位误差比较大的问题,提出了一种针对 DV-Hop 的改进定位算法。该改进算法主要是利用 RSSI 测量技术增加锚节点;在给定约束下引入“可能存在区域”这一概念,并以该可能存在区域的面积作为目标函数,对未知节点的位置利用非线性共轭梯度法进行逼近,从而使节点定位误差达到最小。通过仿真验证了节点通信半径和锚节点比例对定位误差的影响,结果表明,该改进算法将节点定位精度提高了5％～10％。     

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.     

一种基于残差分析过滤的安全定位算法

在无线传感网络节点定位中,恶意锚节点的出现会降低网络定位性能,为了解决这个问题,根据节点定位过程中的恶意锚节点攻击特性和定位计算中的残差问题,提出一种基于残差分析和过滤的无线传感网络安全定位算法.建立了基于距离的安全定位模型,对网络定位中的残差问题进行了分析,并且通过残差特性过滤掉网络中恶意锚节点,利用剩余锚节点信息和梯度下降法对未知节点实现高精度定位.仿真表明,此算法在多个性能指标下都能取得相对较高的定位精度,并且在高强度的恶意攻击下也能保持较高的定位性能.此算法不但能有效地抵御恶意攻击对节点定位的破坏,还显著地加强了网络的定位安全性.     

Costas序列短波MFSK通信时频联合同步方法

针对低信噪比与强多径传播导致短波MFSK信号捕获困难、同步精度低的问题,提出一种基于Costas序列的短波MFSK信号时频联合同步方法。利用Costas序列二维图案优异的自相关特性进行信号检测与同步,将传统的滑动窗口法由时域扩展到时频域,同步获得时间和频率的估计值;为了降低计算量,给出了频偏与时延的精估计方法。仿真结果表明,与传统伪随机码(PN码)同步方法相比,提出的方法具有更好的抗噪声和抗频偏性能。在信号带宽为50 Hz、同步序列长度为1.28 s的ITU-R中纬度短波信道上,该同步方法能够达到98%的捕获率,虚警概率低于10^-2;时间同步误差低于12 ms;频率估计误差低于1 Hz。