ILP模型结合连通性约束的WSN传感器部署方案

针对无线传感器网络(WSN)区域覆盖中传感器部署的覆盖性和连通性问题,提出一种基于整数线性规划(ILP)模型和连通性约束的WSN传感器部署方案.在传统基于ILP的覆盖模型中融入连通性约束,并设置了直接和间接连接的决策变量,使其在不同的覆盖范围Rcov和通信范围Rcom下,都能够利用最小数量的传感器实现区域k-覆盖并保持连通性.实验结果表明,与现有的常规部署模式相比,该方案能够获得最小的传感器数量,有效降低了部署成本.     

无线传感器网络的连通与覆盖

由于无线传感器网络的节点是随机放置的，网络的节点数目、节点通讯半径和探测半径与网络的连通性和探测覆盖率之间有着密切的联系．为此，研究了无线传感器网络一个固定区域内连通性问题和探测覆盖率问题．连通性问题采用计算机模拟随机抛撒节点进行连通度测试的方法，给出了节点数、通讯半径和连通概率关系曲线；探测覆盖率问题采用概率模型求解的方法，给出了节点数、探测半径和探测覆盖率之间的公式．以此为基础，给出无线传感器网络节点通讯半径、探测半径和传感器节点数目的设计原则．     

面向目标覆盖的无线传感器网络确定性部署方法

针对无线传感器网络中随机部署节点集划分法不能保证离散目标点优化部署的问题,利用目标点最多层交叠域及遗传算法设计了一种面向目标覆盖的最优确定性部署方法.该方法通过目标点最多层交叠域寻找监测目标点集的传感器节点候选位置,基于候选位置点并利用遗传算法找出实现目标监测的最少节点数及节点位置.所提算法中候选位置点的选取简化了遗传算法中的编码工作,且与适应度函数相结合加速了算法的收敛,而遗传算法提供了最佳位置点的寻求方式.仿真试验表明,所提方法在满足用户感知需求的基础上具有较少的部署节点数,通常被控制在目标点个数的30%以内,极大地降低了网络部署成本,实现了无线传感器网络空间资源的优化分配.     

基于室内传播模型的无线传感器网络节点部署策略研究

为保证在室内部署无线传感器网络节点时实现感知面积完全覆盖特定区域，在2.4 GHz的ISM频段，依据对数距离模型，分析了因天线高度不同引起的节点有效覆盖面积的变化问题，讨论了有效通信半径与有效感知半径的关系。在传统的平面节点部署方法的基础上，提出了一种考虑天线高度等环境因素的室内无线传感器网络节点快速部署方案，定义了部署规则和补充规则，从而避免了因天线高度变化而引起的感知黑洞的产生。仿真和试验结果表明该方案可以有效保证规定区域的完全覆盖，具有应用价值。     

基于改进的果蝇优化算法的WSN节点部署设计

针对非均匀监测点的节点部署问题,设计并实现了一种简单、实用的果蝇优化算法(WSN-IFOA),构造了适用于节点部署的味道浓度函数。利用果蝇群体的随机寻优性,能够保证部署尽可能少的传感器节点使网络覆盖和连通。实验结果表明该算法在部署效果上优于基本蚁群算法,并证明了算法的可行性和有效性。     

基于概率模型的WSN最坏与最佳情况覆盖

针对无线传感器网络最坏与最佳情况覆盖问题,使用概率的方法,给出了基于概率模型的无线传感器网络最坏与最佳情况覆盖算法.其思路是尽可能选择被节点检测概率最小的格点组成最坏情况覆盖(即最大突破路径),选择被节点检测概率最大的格点组成最佳情况覆盖(即最大支撑路径).仿真结果验证了算法的有效性.     

无线传感器网络中双层受限中继节点放置算法研究

针对在三维空间中,对于中继节点(RN)的位置受限并且是双层拓扑的情况,提出了一种基于混合整数线性规划的中继节点放置算法,该算法首先考虑三维空间中继节点放置的物理层模型,然后基于混合整数线性规划(MIPS)给出最优能效的分簇,使得每个传感器节点与相应簇头之间的传输距离最小.仿真结果表明:与只考虑最小化簇内距离的中继节点放置算法相比,本算法在降低重传率和延长网络生命周期方面都有较大的改善.     

基于云模型粒子群算法的WSN节点部署优化

节点部署优化技术是无线传感器网络的主要应用点,也是近年来国内外学者研究的热点问题,它在军事、民防、环境等多个领域中具有广阔的应用前景.针对目前无线传感节点部署方法存在节点分布不均匀、覆盖不完全等问题,提出一种采用云模型改进粒子群算法,并将该算法用于无线传感器网络节点部署.对比实验结果表明,该方法能够以相对较小的代价完成传感器感知节点部署,能快速收敛于最优解,能够降低网络部署的成本,提高网络的整体覆盖率.     

面向客运车站环境监测的WSN覆盖策略

客运车站环境的监测对于保障车站安全运营和为旅客提供舒适出行具有重大意义.基于无线传感器网络(WSN)的客运车站环境监测全覆盖策略,依据被监测区域中已部署的传感器节点对区域进行Voronoi划分,计算Voronoi图中三角形的覆盖比,提出基于Voronoi三角形覆盖比的全覆盖算法,该算法通过逐个添加新的传感器节点修复覆盖空洞.仿真结果表明:所提算法在实现监测区域全覆盖的同时能够有效减小由于大量部署传感器节点所造成的覆盖冗余.     

三维环境下无线传感器网络的部署覆盖方法

针对三维传感器网络中节点的最优部署问题, 提出一种三维曲面上目标点的部署策略, 通过引用差分进化(DE)算法优化传感器节点的位置坐标, 提高了网络节点的部署效率, 并用最少的传感器节点实现对曲面上目标点的全覆盖, 解决了三维空间中传感器节点在监测目标过程中存在的三维感知盲区问题. 仿真实验验证了DE算法在解决三维空间覆盖问题的可行性, 表明DE算法具有一定的容错性, 并可有效提高网络节点的部署效率.     

基于概率覆盖模型的无线传感器部署

在给定每个离散的网格点的覆盖度要达到K,精确度达到T的条件下,提出了一种基于概率模型的覆盖算法,并在Matlab中进行模拟.将该算法与平均算法、随机算法的模拟结果相比较,得出在相同前提下该算法所需的传感器数目最少.     

基于节点移动和监控质量感知的WSN覆盖方案

针对现有无线传感器网络(WSN)空洞覆盖方案没有考虑监控质量(MQ)的差异性问题,提出一种基于节点移动和监控质量感知的WSN覆盖方案.首先,将网络构建成六边形网格结构.然后,移动传感器根据邻居单元的监控情况进行移动,并根据单元的MQ需求和节点能量适当调整移动路线,同时避免覆盖冗余.最后,形成能够实现WSN全时间和空间覆盖的支持路径.实验结果表明,该方案能够均衡节点能耗,最大化网络的完整覆盖时间,提高网络的生命周期.     

基于微粒群模型的无线传感器网络节点部署

提出了一种新的基于微粒群模型节点部署优化算法.该算法根据节点的位置信息建立节点部署优化模型,利用微粒群算法求解该优化模型,优化过程中的最优解作为节点的最终配置位置.仿真结果表明该算法有效的改善了网络的覆盖率.     

无线传感器网络的可靠性评估模型

为了解决测量无线传感器网络可靠性的问题,提出一种可靠性评估模型,此模型综合考虑了基于容错的网络抗毁性和基于能效的网络寿命这两个主要因素。通过确定K-覆盖和K-连通,可有效评估自然失效和能量约束条件下的网络可靠性,同时可以延长网络寿命并提高网络的鲁棒性。实验结果表明在无线传感器网络中可靠性与传感器密度存在一定关系。通过实现可靠性模型中的最优化目标,满足了传感器覆盖率和网络连通率要求,提高了无线传感器网络的安全性能。     

WSN与GPRS结合的远程图像等数据采集系统设计

为了能够对远程现场图像等数据的实时获取,论文设计一种远程数据的采集系统.远程的数据采集节点是利用无线CC2530芯片控制摄像头和其它设备进行图像等数据的采集,采集的数据通过WSN(Wireless Sensor Network)发送至数据汇聚节点,再通过GPRS(General Packet Radio Service)传送到数据监控中心.数据监控中心完成数据的保存和信息的显示,同时还可以反向控制远程的数据采集节点.实验结果表明该系统能够很好地实现远程现场图像及其它数据的采集和传输,并有效地对远程的数据采集节点进行控制.     

差分进化花朵授粉算法的WSN节点部署策略

针对无线传感器网络（wireless sensor network,WSN）的节点部署问题,提出了一种基于差分进化算法（differential evolution algorithm,DEA）优化的花朵授粉算法（flower pollination algorithm,FPA）：DE-FPA。设计了动态转换概率,自适应平衡全局授粉和局部授粉间的相互转换,提高算法全局搜索能力。优化了全局授粉过程中的步长缩放因子,进一步提高算法收敛速度。为避免算法陷入局部极值,在每次全局授粉或者局部授粉迭代后引入差分进化策略,增加种群多样性,提高了算法搜索能力。实验结果表明,DE FPA收敛速度快、寻优精度高,能够在网络连通的约束条件下,达到较高的网络覆盖率。     

基于网络编码的无线传感器网络功率管理

无线传感器网络中进行数据采集及其运算时均采用电池驱动,能耗便成了无线传感器网络设计时最应考虑的关键因素.采用网络编码时,中间节点发送的数据包是其接收信息的线性组合,传输一定大小数据包时最小化数据传输次数,传输次数越少,功率消耗也越少.分析了网络编码时无线传感器网络传输过程及其节能的原理,比较了是否采用网络编码的2种无线传感器网络传输方式的能效.结果表明,采用网络编码技术,可以有效地减少传输总功率,延长无线传感器网络的生存时间.     

基于虚拟力的无线传感器网络分簇部署策略

为提高大规模密集部署的无线传感器网络节点覆盖率,提出了一种基于虚拟力的节点分簇动态部署策略.将传统基于虚拟力的节点动态部署分成簇间部署与簇内部署两阶段,以达到打破网络中部节点受力平衡、降低部署过程中簇间干涉、提高节点覆盖率的目的.利用二元感知模型对算法进行仿真,结果表明,相比于传统VPF算法及VFA算法,该策略在随机部署大量密集节点的网络中具有较快的收敛速度与显著的优化效果,覆盖率最终可达90%以上,可以满足无线传感器网络的覆盖控制要求.     

无线传感器网络中覆盖区划分的研究

提出了一种基于确定性覆盖的覆盖区划分方法,解决了一个确定的区域需要用多少个活动节点覆盖及覆盖区如何划分的问题.首先把节点覆盖区抽象为几何学中的圆.然后在保证网络一定连通性的约束条件下,通过动态规划的方法优化网络覆盖区数量和覆盖半径,使网络内所有覆盖区的半径累加和最小,剔除冗余的节点降低网络的覆盖成本.最后,对网络的抗毁性进行了分析,验证了本文的网络覆盖划分方法是有效的.     

传感器技术的科学发展及哲学思考

简单介绍了传感器技术的发展历史,对传感技术与现代科技相结合的前景进行了展望,特别详细地阐述了智能传感器在汽车智能控制及安全保障设施中的应用及无线传感器网络的发展。通过与国外传感技术相比,分析了我国传感器技术发展的不足之处。最后讨论了传感器技术的发展所带来的影响和传感器技术发展中的哲学问题。