一种面向微电网中无线传感器网络的高能效压缩感知方法

针对微电网数据传输过程中无线传感器网络所面临的数据过载和传输路径单一所导致的个别节点能耗过快的问题,对传统压缩感知算法进行了改进,提出将节点能量也作为传输路径选择的判定因素并作为判定参数加入其信息熵值的计算过程中,从而避免算法由于重复选择相同的传输路径造成网络中个别节点由于能量消耗过快而停止工作的情况出现。在微电网仿真模型下对算法的数据压缩率、收敛速度、重构数据精度和网络生存时间进行了验证,仿真结果表明,在微电网无线传感器网络中应用该方法,对网络生存时间和网络收敛性等性能都有明显提升。     

基于基因位迭代映射的无线传感器网络能量优化分簇算法

摘要：针对无线传感器网络的节点能量利用率和网络寿命问题,引入一种基因位迭代映射思维进行改进,并构造新的无线传感器网络能量优化分簇方案生成方法,在此基础上提出了基于基因位迭代映射的无线传感器网络能量优化分簇算法。该算法将无线传感器网络节点路由能耗优化问题转化为网络系统簇内节点最优能耗进化激励的解空间最优解搜索问题,然后利用基因位长度自适应编码和迭代映射的进化算法进行候选解搜索,最后输出具有最优能耗的节点通信路径和簇头的下级跳节点。实验结果表明,该算法高效可行,能量均衡和优化能力较好,有效的降低了节点的能耗,延长了网络生命周期。     

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。     

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.     

一种基于群智能仿生优化的WSNs节点调度方法

为了解决物联网感知层无线传感器网络(WSNs)的节点调度问题,使网络能量总消耗最小化、网络生存周期最大化和网络性能最优化,该文将问题转化为一个约束条件下的组合优化问题,利用元启发式蝙蝠算法在求解复杂组合优化问题中参数设置少、快速收敛等优点,提出一种非均匀条件下的基于蝙蝠算法的WSNs节点调度算法。仿真对比和结果分析表明,在无线传感器网络节点调度过程中,蝙蝠算法效率最高,能耗最低,时延最短,可靠性好。与人工免疫算法和粒子群算法相比,该方法的网络节点平均能耗分别降低10.8%和3.5%。     

基于人工蜂群的WSN节点定位算法

针对无线传感器网络(WSN)中传统的DV-Hop算法中计算误差较大的问题,提出基于人工蜂群算法(ABC)的WSN节点定位算法.该算法从平均跳距误差修正和定位计算优化两个方面对DV-Hop进行优化.首先通过信标节点间的估计距离与实际距离的误差对平均跳距进行修正,在修正过程中利用跳数对误差的影响对误差的权重进行约束.其次通过设置目标函数使用ABC替换原本最小二乘法对位置节点坐标进行计算,又在ABC中引领蜂邻域搜索过程和侦查蜂开发新蜜源方式中分别引入差分进化的变异策略和高斯分布,提高算法的定位精度以及收敛速度.仿真结果表明,在相同网络参数情况下,该算法较DV-Hop和通过ABC替换计算阶段的ADV-Hop在定位精度上都有提高.     

传感器网络中节点调度的优化方法

为了研究在使用节点调度的传感器网络中,多个约束条件下如何提升网络生命周期问题,分析了覆盖率、信息感知延迟和信号冲撞率之间的关系.进一步证明在多约束条件下的节点调度问题可转化为一个凸优化问题,并利用凸优化问题求解方法获得保证网络生命周期最大化的子集分配方案和所需的节点部署密度.提出了在限定网络覆盖率和信息感知延迟以及无线信号冲撞率的前提下,达到网络生命周期最大化目标的优化问题,并使用凸优化的方法解决了该问题.给出了在不同性能指标条件下传感器网络的子集分配方案,实现了约束条件下网络生命周期的最大化.     

联合感知无线传感网的优化覆盖控制算法

针对无线传感器网络覆盖过程中出现大量冗余节点导致网络能量快速消耗的问题,提出了一种联合感知优化覆盖控制算法。该算法给出了三节点联合覆盖时最大无缝覆盖率的求解过程。通过概率相关知识,验证了在监测区域内传感器节点覆盖时传感器节点覆盖质量期望值求解方法,以及在与邻居节点进行覆盖对比时的覆盖率判定方法;当存在冗余覆盖时,引入比例系数完成对任意传感器节点处于冗余节点覆盖时的冗余覆盖度的计算过程。仿真实验结果表明:该算法与其他算法在覆盖质量和网络生存周期等方面进行对比,其性能指标分别提升了11.02%和13.27%;该算法不仅可以提高网络覆盖质量,而且可以有效地抑制节点能量的快速消耗,从而延长了网络生存周期。     

基于QGA的无线多媒体传感器网络覆盖增强算法

对无线多媒体传感器网络(Wireless Multimedia Sensor Networks,WMSNs)中的覆盖问题进行了研究.由于网络环境和部署方式的限制,部署WMSNs时很难将数量众多的传感器节点放到适合的位置上,从而会导致大量监测重叠与监控盲区的出现.因此,在部署完网络后,通常需要进行一定的覆盖增强处理以提高网络的监控质量.文中对此进行了研究,并基于有向感知模型,提出了一种覆盖增强算法QGACE.QGACE同时对节点的位置与主感知方向进行调整,并引入了量子遗传算法来来进行计算处理.仿真试验表明,QGACE算法能够有效地提高网络的覆盖率.     

无线传感器网络中基于空间相关性的分布式压缩感知

提出了无线传感器网络中基于空间相关性的分布式压缩感知模型和分布式压缩感知算法,利用无线传感器网络节点间感知数据的空间相关性和联合稀疏模型,结合分布式压缩感知编解码算法,以能量有效的方式对无线传感器网络的感知数据进行压缩、重构.最后,通过仿真分析了分布式压缩感知重构误差和压缩比之间的关系,以及分布式压缩感知在能量有效性方面的性能,仿真结果表明分布式压缩感知以能量有效的方式满足了无线传感器网络中事件估计的精确度要求.     

基于病毒体投射机制的移动无线传感网节点定位算法

为解决当前移动无线传感网节点定位方案存在感知过程复杂、定位准确度不高,难以适应节点拓扑变化频繁的实际场景等不足,提出了一种基于病毒体投射机制的移动无线传感网节点定位算法。首先,鉴于当前直接测序方案及间接测序方案均存在抗噪能力差的不足,设计了多点定位方案,引入多个锚节点联合定位,定位过程中采用迭代方式降低接收信号强度指示(received signal strength indication,RSSI)误差,有效解决了定位过程中存在的圆环分布现象。随后,考虑移动无线传感网节点存在的拓扑漂移速度较快,且坐标存在随机分布的规律,将锚节点看作病毒体,将移动无线传感网节点看作子病毒体,并针对病毒体-子病毒体之间存在随机拓扑规律,引入了病毒体投射机制,并通过迭代方式设计距离定位方案,模拟移动无线传感网定位过程中定位节点与待定位节点之间的拓扑漂移关系,提高网络对定位过程的感知能力。最后,引入权重调节机制对定位坐标进行误差消除,进一步提高网络定位精度与感知性能,强化对移动状态下节点间拓扑的感知与监控,减少网络抖动对定位过程的影响。仿真实验表明,本文算法与当前常用的凸优化的无线传感网障碍环境下定位算法(location algorithm in wireless sensor network obstacle environment based on convex optimization,OECO)及基于精确定位机制的改进DV-HOP算法(on improved DV-Hop localization algorithm for accurate node localization in wireless sensor networks,AN-DV-Hop)相比,具有更高的定位收敛速度和更低的定位误差低。     

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.     

一种基于局部信息最小二乘法的节点定位算法

针对一些面积较大、节点分布密度过低的实际应用场景中,由于节点间距离测量误差过大而导致定位算法结果精度较低的问题,提出一种根据各邻居节点相关信息划分为若干个局部网络块的节点定位算法.该算法首先将无线传感器网络节点定位技术与机器学习领域中的降维方法相结合;然后根据节点间的距离越近,测量精度越高的规则及在一定通信半径内的各邻居节点相关信息共建网络块;最后将网络块组建成全局坐标系,利用全局构建以及锚节点的具体信息映射出各节点的坐标.仿真实验结果表明,该算法较其他节点定位算法在节点定位精度方面表现更优.     

基于半定规划的无线传感器网络节点定位算法

针对无线传感器网络节点定位,在最大似然估计(MLE)基础上提出了一种半定规划(SDP)的优化算法.结合有效的锚节点位置选择和比率范围设定,在放宽非凸约束的基础上,采用SDP求解算法,有效减少了误差的影响,得到被测节点的实际位置.改变锚节点的位置可以有效解决锚节点凸壳外的节点位置估计不精准问题.仿真结果表明,提出的SDP算法对未知节点的位置实现了高精度定位,改进了凸优化方法.     

基于移动信标改进的DV-Hop算法

无线传感器节点定位在整个无线传感器网络体系中占重要地位。DV-Hop算法是一种免于测距的定位技术,其缺点是仅在节点均匀的密集网络中,才能合理估算节点的位置。针对这种情况,提出了一种基于移动信标的DV-Hop算法,利用一个移动信标节点在网络中按照事先规定的路径遍历整个网络区域,并周期性的广播自己的位置信息给周围的未知节点,未知节点通过有选择的组合估算多个自身位置,多个自身位置的质心即为最后的估算的位置信息。最后通过仿真结果证明此种改进算法可以减小定位误差。     

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。     

基于最优簇头数的环形无线传感器网络分簇算法

基于无线传感器网络中每个环能量消耗最小原则, 提出一种基于最优簇头数的环形无线传感器网络分簇算法. 首先计算出网络中每个环的最优簇头数, 然后在最优簇头数的基础上, 将网络划分为若干不同大小的簇, 最后在选择簇头时, 考虑了每个环的最优簇头数与相应环中节点数目的比值、 节点的剩余能量以及簇成员节点到簇头节点的最短距离与簇头节点到基站距离的关系. 解决了无线传感器网络簇内节点通信能量消耗过多的问题, 均衡了网络节点的能耗. 仿真结果表明, 该算法提高了网络能效和扩展性, 平衡了网络能耗, 延长了网络的生命周期.     

基于最优簇头数的环形无线传感器网络分簇算法

基于无线传感器网络中每个环能量消耗最小原则, 提出一种基于最优簇头数的环形无线传感器网络分簇算法. 首先计算出网络中每个环的最优簇头数, 然后在最优簇头数的基础上, 将网络划分为若干不同大小的簇, 最后在选择簇头时, 考虑了每个环的最优簇头数与相应环中节点数目的比值、 节点的剩余能量以及簇成员节点到簇头节点的最短距离与簇头节点到基站距离的关系. 解决了无线传感器网络簇内节点通信能量消耗过多的问题, 均衡了网络节点的能耗. 仿真结果表明, 该算法提高了网络能效和扩展性, 平衡了网络能耗, 延长了网络的生命周期.     

无线传感网络多节点通信链路质量检测算法

为提升无线传感网络的扩展性和通信性能,研究无线传感网络多节点通信链路质量检测算法。基于稳定路由协议设计了无线传感网络多节点通信链路质量检测算法,利用通信节点分析报文确认邻居节点间距,通过非参数局部线性核平滑方法依据邻居节点间距建立信号获取平滑后的信号接收强度。判断无线传感网络中的节点是否来自上游节点分组的平滑后信号接收强度后,采取滑动窗口局部多项式拟合方法建立链路质量检测模型,通过链路质量检测结果判断无线传感网络中该链路中通信节点移动状态,通过通信节点移动状态判断链路质量。实验结果表明,采用该算法可准确检测无线传感网络多节点通信链路质量,且在节点数量增加时检测效果依然良好,具有较好的扩展性。