一种移动传感器网络精确部署算法

针对未知环境下移动传感器网络的部署问题,提出了一种基于虚拟力的精确部署算法(virtual force based precision self-deployment algorithm, VFPSA). 引入"引力线"的概念,并在此基础上构建节点与引力线之间的斥力,通过它们实现了Sink节点到目标Target路径的自动快速生成. 模拟实验表明,与同类方法相比,该算法具有的平均移动距离和最大移动距离均更短,收敛时间更快.     

一种基于网格划分的虚拟力部署算法的研究

针对移动传感器网络节点自部署的覆盖和能耗等关键问题,对部署区域进行正方形网格划分,结合虚拟力算法,提出了一种基于网格划分的修正虚拟力部署混合算法,并采用网格顺序编号法和网格螺旋编号法两种编号方法,分别对该部署算法的性能进行了仿真分析.仿真结果表明,与原始虚拟力算法相比,所提出的算法能更快更高地提高网络覆盖率;同时相较于顺序编号法,采用螺旋编号法时所提出的部署算法节能性能和能量均衡性能更好.     

全向传感器网络中基于虚拟力的三维覆盖增强算法

针对全向传感器网络中的三维覆盖增强问题,简单的把二维覆盖增强算法扩展到三维空间,会存在覆盖性能不稳定、能耗大等缺陷,提出了一种基于虚拟力的三维覆盖增强算法.该算法通过传感器之间的节点斥力和节点引力以及传感器与目标区域边界之间的边界斥力来确保传感器的均匀分布,并使用覆盖因子来消除传感器的无效移动.仿真结果表明,所提算法不仅具有较好的收敛性,还能够显著地提高无线传感器网络的覆盖率.     

复杂采空区激光扫描拼合散乱点云球面投影三角剖分算法

利用三维激光扫描技术对采空区进行探测以建立三维可视化模型,从而准确获取其三维空间位置和形态,是矿山采空区事故隐患综合治理工作中的重要环节.但由于采空区形态复杂,往往需要从多个方位对其进行多次探测才能准确获取采空区完整的三维形态.如何对多次探测点云数据拼合后的散乱点云构建三角网格模型,是实现复杂采空区三维探测建模的关键.本文提出了采空区激光扫描拼合散乱点云数据球面投影三角剖分生长算法,首先选定球心将原位点云投影到球面上得到投影点云,然后对投影点云进行三角剖分,最后将投影点云三角网空间拓扑关系还原到原位点云,从而构建复杂采空区三角网模型.为了有效实现算法,研究了球面投影参数设定、XYZ三向单元栅格点云搜索策略、三角形生成规则、优势顶点边界切分策略、边界闭合策略、不规则三角形优化策略等多种方法.实际应用表明,所研究的算法能够生成优质的采空区三角网模型,为实现复杂采空区三维精确建模及可视化管理提供了重要技术支持.     

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.     

区域覆盖的多机协同探测任务分配策略

为满足战场环境下对兴趣区域进行覆盖探测的任务需求,提出了一种基于区域覆盖的多无人机协同探测任务分配策略。首先通过最小圆覆盖法确定无人机在兴趣区域中的目标航迹点,其次进行多机协同任务规划,在目标分配模型的基础上进一步建立时间分配模型,然后利用改进灰狼算法对任务分配模型进行求解,最终实现资源优化分配决策方案的获取。仿真结果表明,所提算法相比其他算法具有更快的收敛速度,能够更加有效地解决区域覆盖探测资源优化分配问题。     

移动机器人混合式全遍历覆盖路径规划算法

针对移动机器人在未知环境下的全遍历覆盖任务,将滚动规划与已知环境下的搜索策略相结合,设计了一种混合式的全遍历覆盖路径规划算法.对声纳传感器探测到的环境信息进行滚动规划,把未知区域转化为已知区域.在已知区域,采用有限状态机方式来组织全遍历覆盖路径规划算法,状态之间的转换通过二叉树搜索策略、目标栅格选取策略和两点法搜索策略来实现,并对算法进行仿真.结果表明,移动机器人能全遍历覆盖整个工作区域,重复率低,能有效提高工作效率.     

无线传感器网络多重覆盖算法

针对区域覆盖中存在多个不同覆盖质量需求的目标覆盖的混合覆盖问题,提出了一种满足多个目标不同覆盖质量需求且兼顾区域覆盖的多重覆盖算法（WMCA）．该算法在覆盖有效的虚拟力算法（CEVFA）的基础上,假设被监测目标对节点有引力作用,建立了节点和被监测目标之间的联系,打破了传统的目标覆盖中指定节点覆盖特定目标的局限性;同时,弥补了现有以VFA为主的区域覆盖方法中,仅能提供区域覆盖或者目标覆盖而没有将二者综合考虑的不足．不同节点密度下的仿真结果表明：WMCA在满足特殊热点目标监测的前提下,最大限度地兼顾了网络的区域覆盖质量;相对于随机部署,其平均覆盖质量提高达15．99％,有效地利用了网络资源．     

三维空间实现全覆盖的传感节点优化分布算法

针对无线传感网中重要的覆盖问题,已有多种算法来解决这个问题.通过分析这些算法,提出了一种三维空间下的基于网格点的随机算法的改进算法.算法分为两个阶段,初始阶段采用随机算法获得一个初始部署集以实现完全覆盖,在此基础上对初始部署集进行优化,达到在满足完全覆盖的前提下部署集的最小化.实验结果显示了算法在实现最大覆盖的基础上部署集优于已提出的贪心算法和线性规划算法.     

云计算虚拟机群中带遗传算法的负载均衡算法

研究面向单个云的虚拟机群,以最小化任务响应时间和资源损耗代价为优化目标,提出基于遗传算法的负载均衡优化算法.所提算法实现了自适应的变异概率,并且可以根据用户任务的实际需求动态地调整系统响应时间和资源损耗在整个优化过程中所占的比重.模拟仿真结果表明,该算法不仅能够满足用户需求,而且能够获得较高的资源利用率.     

一种新的水下立体空间WSN覆盖增强算法

当前热门的三维立体空间WSN覆盖方法应用在水下空间并不具有普适性。针对应用在水下的立体WSN覆盖方法通常存在覆盖率不高、节点移动能耗过大以及由此引起的节点能耗值差异较大等问题,结合现有的水下覆盖策略,提出一种新的基于降低节点能耗、提高水下空间覆盖率的水下空间层次化覆盖增强算法(underwater hierarchical space coverage-enhancing algorithm,UHSCA)。理论分析及仿真结果表明该策略对水下节点的精确性部署进行了性能优化,在改善节点部署过程中能量消耗均衡性的基础上降低了节点的整体耗能,水下空间覆盖率也有相应提高,对应用在水下侦察、水文监测等水下立体空间的WSN具有较强的实用性。     

Surface Coverage Algorithm in Directional Sensor Networks for Three-Dimensional Complex Terrains

Coverage is an important issue in the area of wireless sensor networks, which reflects the monitoring quality of the sensor networks in scenes. Most sensor coverage research focuses on the ideal two-dimensional(2-D) plane and full three-dimensional(3-D) space. However, in many real-world applications, the target field is a3-D complex surface, which makes conventional methods unsuitable. In this paper, we study the coverage problem in directional sensor networks for complex 3-D terrains, and design a new surface coverage algorithm. Based on a 3-D directional sensing model of nodes, this algorithm employs grid division, simulated annealing, and local optimum ideas to improve the area coverage ratio by optimizing the position coordinates and the deviation angles of the nodes, which results in coverage enhancement for complex 3-D terrains. We also conduct extensive simulations to evaluate the performance of our algorithms.     

基于二进制差分算法的HWSN目标覆盖研究

本文对三维空间异构传感器网络的概率感知模型进行研究,为解决用最少工作节点覆盖区域内所有目标这一问题,将二进制差分算法融入到目标覆盖算法中．仿真实验表明,在覆盖所有目标前提下,二进制差分算法与遗传算法相比,所需工作传感器个数和迭代次数均有减少,证明了二进制差分算法可以有效解决该问题．与此同时探讨了感知半径,目标密集度和衰减因子等因素对于覆盖问题的影响．     

三维数值流形法覆盖系统并行分区生成算法

三维数值流形方法（three dimensional numerical manifold method,3D-NMM）是岩土工程数值模拟中强大的数值方法之一。但一直存在接触判断困难、计算处理数据量大,效率低等问题。将并行计算技术应用于三维数值流形方法覆盖系统生成可以有效提升其覆盖系统的生成效率。详细研究了并行编程模式下三维数值流形法覆盖系统的生成算法。基于MPI分布式内存编程原理,将分区覆盖生成作为三维数值流形法并行覆盖生成基本思路。先采用规则粗六面体网格覆盖问题域,并利用Metis划分网格形成负载基本均衡的子区域,在原有串行算法的基础上设计了子区域覆盖系统的生成算法。并基于分布式内存存储模式下不同区域间数据传递需求,对本并行算法建立了界面信息传递算法,用以并行计算过程不同区域间中数据交流。最后,使用C++开发了基于布尔运算的三维数值流形单元及覆盖系统并行生成算法。算例表明此并行覆盖系统生成算法可有效提高三维数值流形法覆盖系统的生成效率及其应用规模     

三维空间中异构传感器网络的目标覆盖

在传感器随机分布的目标覆盖问题中,针对由感知属性不同的普通节点和超级节点构成的异构传感器网络,在三维空间中基于概率感知模型,结合免疫优势克隆算法来进行目标覆盖问题的优化．由免疫优势克隆算法提供的传感器节点最少等效个数的寻求方法,保证了随机分布于三维空间里的可感知的目标点能够全部被覆盖到．实验结果表明,与目前解决此问题最好的遗传算法相比,在达到与遗传算法相同覆盖质量的条件下,免疫优势克隆算法有效提高了实时性,明显降低了寻优时间．     

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.     

基于只测向的机载单站定位技术

针对机载单站无源交叉定位技术中存在的虚假定位问题,提出一种新的关联方法.该算法先通过异面测向线距离进行测向粗关联,排除大部分虚假定位组合,减小运算量.再利用基于不变量的关联方法进行测向细关联,近一步排除虚假测向组合,提取出真实目标的测向线组合进行交叉定位.实验结果表明,文中算法可以满足三维空间下对目标准确、快速的定位需求.     

互联非线性时滞系统的分散式自适应跟踪控制

为了实现系统对目标轨迹的快速准确跟踪,针对一类互联非线性时滞系统,提出了一种分散式自适应跟踪控制策略。通过使用极限学习机来处理系统中的未知非线性函数,引入Lyapunov-Krasovskii函数来处理未知时滞,结合反演控制技术和动态面控制技术,实现分散式自适应跟踪控制;基于Lyapunov稳定性理论以证明所设计的控制策略可以保证闭环系统跟踪误差一致且最终有界稳定,并借助两级化学反应釜系统验证所提控制策略的有效性。结果表明,所提控制策略能够有效处理系统中的非线性项与系统时滞,实现对目标轨迹的快速准确跟踪。所提策略能克服未知非线性和未知时滞对系统的影响,可为处理复杂非线性时滞系统提供参考。     

覆盖粗糙集的一般化

在近似空间中给出了基于最简覆盖的等域关系定义,证明了它是论域上的一个不可区分关系·由此,覆盖粗糙集转化为经典粗糙集,使得经典的粗糙集理论的应用范围得到了进一步的扩展·举例说明了一般化方法既能化覆盖粗糙集为经典的粗糙集,又提高了一个集合的近似程度·还给出了基于覆盖的近似空间中的信息处理过程的模型,该模型应用了WilliamZhu和Fei YueWang提出的覆盖约简的方法和技术来消除冗余数据,又可以使覆盖粗糙集转化为经典的粗糙集·