传感器网络中基于Voronoi网格的快速覆盖判定算法

覆盖问题是传感器网络研究中的一个基础课题,判定感兴趣的区域是否被一组给定的传感器节点完全覆盖,在监控等传感器网络的许多应用领域中具有重要意义。提出了一种传感器网络中基于Voronoi网格的快速覆盖判定算法VT-RCDA(Voronoi Tessellation based Rapid Coverage Decision Algorithm)。算法首先将感兴趣的区域进行正方形网格剖分,然后采用Voronoi网格模型将复杂的区域覆盖问题转化为简单的顶点覆盖问题。理论分析与仿真实验表明,与已有算法相比,新算法具有较好的覆盖判定正确率,较低的计算复杂度,且针对具有n个节点的传感器网络,能在O(nlogn)的时间开销内快速判断出任意给定感兴趣区域能否被这n个传感器节点覆盖。     

传感器网络中基于最小覆盖重叠的移动部署

为了优化随机部署的传感器网络的覆盖率,提出了基于最小覆盖重叠(MCO,Minimum Coverage Overlap)的分布式移动部署算法.算法执行时,每个节点根据获得的邻居节点位置信息,计算节点覆盖圆周上覆盖重叠的分布情况,并沿着最大程度减小覆盖重叠的方向移动.通过算法的迭代运行,使网络覆盖重叠程度尽量减小,从而最大限度的优化了网络的覆盖率.仿真结果表明,与基于Voronoi图的算法相比,MCO算法在覆盖率、移动效率、移动距离和部署时间等方面具有更高的性能.     

无线传感器网络节点随机调度算法研究

针对已有的无线传感器网络节点随机调度算法存在的问题,即由于节点是利用产生随机数的方法加入到不同的工作子集,从而导致初始子集中节点分布不均,在概率感知模型下提出了一种基于节点平均度的随机调度算法。该算法利用邻居节点之间的信息传输,使得每个节点的邻居节点尽量均匀分散在不同的子集中。通过随机概率理论分析了概率感知模型下网络覆盖度与节点数之间的关系,解决了新算法的节点配置问题。仿真实验证明了新算法的有效性及分析的正确性。     

复杂地形下传感器网络中传感器的放置模型与算法

有效的传感器放置能改善网络覆盖、减小网络中的通讯量,是传感器组网过程中必须解决的关键问题.研究和分析了不同网格结构的性能,建立了用于传感器放置的地形模型,提出了-种基于矢量地图数据的传感器放置算法.算法以优化传感器数目为目标,将传感器放置在能带来最大有效变化的网格节点上.仿真实际表明,与现有传感器放置算法相比,算法具有更高的效率.     

基于一个移动锚节点的无线传感器网络节点定位算法

节点定位技术是无线传感器网络应用的重要支撑技术之一,对此提出了一种基于移动锚节点的两步定位算法。该算法利用一个移动锚节点遍历整个网络,并周期性的广播包含自身当前位置的信息。把传感器节点的自身定位过程用基于无迹状态滤波(UKF)的目标跟踪方法实现。由于所用的目标状态模型和量测模型有一定的不确定性,所以先选取不共线3个锚节点信息,利用三边定位法提高滤波的初始位置精度,从而改善定位效果。最后仿真并分析比较了锚节点在多种移动轨迹情况下节点定位误差,结果表明本文所述两步定位法改善了对锚节点移动轨迹的特殊要求的限制,更适合实际情况,并取得理想的定位精度。     

无线传感器网络中一种关键节点集轮换算法

针对传感器网络多跳通信和多对一的流量特征,提出负载均衡的约束条件,将关键节点集选取问题转化为多目标优化问题,提出一种基于非支配遗传算法的关键节点集轮换算法.通过节点密度控制机制,从投放的节点池中选取关键节点集,以满足监测区域覆盖连通.在每轮网络工作的开始,激活不同的关键节点集,保证在每个时刻,有且仅有一个节点集完成对网络的充分覆盖.仿真结果表明该算法能够快速收敛于最优解,极大化网络关键节点集数目,有效延长网络的生存时间.     

基于分治求精的无线传感器网络节点定位算法

节点自身定位是无线传感器网络应用的支撑技术之一。将分治法运用到无线传感器网络节点自身定位问题中,研究了锚节点位置关系对节点定位的影响,设计了基于分治求精的无线传感器网络节点定位算法(divide and conquer and refinement method based localization algorithm, DRBLA)。DRBLA采用先分而治之、再整体求精的思想,根据锚节点位置关系对定位的影响,有效筛选锚节点构成组合分别对未知节点初步定位,随后加权求精得出最终定位结果。DRBLA不需要额外添加硬件,通信量小且容易实现。仿真结果显示,相对于传统基于测距的定位算法,DRBLA具有明显的优越性,尤其是可以利用较少的锚节点取得较高的定位精度。     

基于三维体质心的无线传感器网络节点定位算法

针对无线传感器网络中传感器节点初始位置未知的问题,提出一种基于三维体质心的分布式无线传感器网络节点定位算法.算法假设网络中有一定比例的锚节点(位置已知的节点),利用三维辅助坐标系,建立节点间的通信约束关系和空间几何关系,研究三维空间内包含未知节点的三维体构成方法,确定三维体的多个侧面和曲面来构成曲面三维体;为了减小算法计算量和网络能耗,寻找与曲面三维体对应的由多个侧面组成的平面三维体,通过确定平面三维体的质心来获得曲面三维体质心,从而把曲面三维体的质心作为未知节点的估计位置.该算法是一种完全基于网络连通性的分布式算法,算法设计简单,计算量小,节点间通信开销少.仿真结果显示,该算法适合于各种规模的无线传感器网络的节点定位.     

基于位置估计的井下无线传感器网络路由算法

井下无线传感器网络中的信标节点无法及时获得能源补充,能量水平总体偏低,结合井下网络的特点研究能降低信标节点能耗、延长信标节点服务时间的路由算法对井下无线传感器网络十分必要.通过对井下传感器网络的能量补充方式和节点移动特点的分析,提出了一种基于位置估计的多跳路由(position estimatebased multi-hop route,PEBHR)协议,该协议通过位置估计的方法帮助节点选择恰当的移动节点作为数据中继快速建立路由路径,从而由能量水平较高的移动节点承担主要的数据转发任务,减少能量水平相对较低的信标节点的负载,从而延长信标节点的生存时间.仿真结果表明PEBHR协议能够降低信标节点的能量消耗,有效延长信标节点的生存时间,有效解决井下节点能量不平衡的问题.     

无线传感器网络中基于网络编码的数据采集算法

为保证无线传感器网络数据的可获取性,提出一种基于网络编码的数据快速采集新算法。该算法根据最大距离可分码［n,k］生成矩阵中任意k个列向量线性无关的性质,借助网络编码信息线性组合的方法,将［n,k］生成矩阵的列向量分配给传感器网络的n个节点,作为其全局编码向量。传感器节点利用其分配到的全局编码向量,对收到的包含k个数据的环境信息进行线性编码,并将得到的码字存储于传感器节点中。基站进行数据采集时,只需随机采集k个节点存储的码字,即可根据任意k个节点全局编码向量的线性无关性译出环境信息,实现无线传感器网络快速有效地数据采集。     

ENERGY-EFFICIENT SENSING COVERAGE AND COMMUNICATION FOR WIRELESS SENSOR NETWORKS

Wireless sensor networks have a wide range of applications. Sensing coverage and communication coverage are two fundamental quality of service. In this paper, we present our work on energy efficient sensing coverage and communication. We design several schemes for sensing coverage subject to different requirements and constraints respectively. We also propose a broadcasting communication protocol with high energy efficiency and low latency for large scale sensor networks based on the Small World network theory. Simulation and experiment results show that our schemes and protocol have good performance.     

多媒体传感器网络中服务感知的业务调度算法

作为传感器网络的高级形式，多媒体传感器网络在环境监控、安全监控以及医疗保健等诸多应用领域发挥重要作用。首先介绍一种提供区分服务的分簇传感器网络体系结构，进而提出一种服务感知的业务调度策略，使用非抢占的优先扳排队模型保障两类服务对时延的要求，以提供满足监控应用需求的QoS。理论分析和仿真试验证明了方法的有效性。较之其它典型方法，方法更适用于可提供区分服务的多媒体传感器网络。     

基于正三角形剖分的传感器网络覆盖判定算法

覆盖问题是传感器网络研究中的一个基础课题,如何判定某个感兴趣的区域是否被一组给定的传感器节点覆盖,在传感器网络的许多监控应用领域中具有重要意义。提出了一种传感器网络中基于正三角形剖分的快速κ-覆盖判定算法和最大κ-覆盖问题的求解算法,新算法首先把感兴趣区域剖分为正三角形区域,从而将复杂的区域覆盖问题转化为简单的正三角形区域覆盖问题。理论分析与仿真实验表明,针对具有n个节点的传感器网络,新算法的计算时间复杂度为O（n）,低于已有算法O（nlogn）的计算时间复杂度。     

无线传感器网络的自适应分簇组网算法研究

针对经典算法LEACH和HEED的不足,提出了一种能自适应分簇组网的优化算法。构建了节点信息权重模型,并借鉴邻节点信息交换的思想,在成簇过程中与探测范围内的节点交换权重信息,自适应完成分布式网络的簇首选举,并根据最小距离原则成簇。理论分析和仿真实验表明,该算法比LEACH和HEED算法选取的簇首及形成的簇结构更加合理,同时更有效地降低与均衡了网络的能耗,提高了传感器网络的生命周期。

Abstract：

A self-adaptive and optimized clustering algorithm was put forward according to the shortage of LEACH and HEED. The Heavy-weight model about nodes＇ messages was created,and the idea that neighbor nodes exchanged messages each other was used for reference. The nodes which were able to communicate with each other exchanged the Heavy-weight during making clusters,elect self-adaptively the cluster head in distributing networks,and made some clusters based on the minimum distance principle. The theoretic analysis and simulation results prove that the elected cluster head and cluster structure are more reasonable,the energy expenditure in networks is less,the longevity of networks is longer by the optimized algorithm compared to LEACH and HEED.     

无线传感器网络中多移动代理分组优化算法

在基于多移动代理的无线传感器网络中,源节点的编组方法是区别于单移动代理系统的核心研究问题。基于跳数的最小生成树原理,提出一种基于最小生成树算法的规划编组方式,通过对无向全连通图中边权值的测量和选取,简单而有效地控制网络中能量消耗与任务延迟间的平衡,从而获得高效的综合性能。最后通过大量的OPNET仿真实验验证了算法的可靠性。

Abstract：

In contrary to the single mobile agent system,the grouping methodology for source nodes is the key issue in multi-agent itinerary planning for wireless sensor networks.A novel approach was proposed based on hop-oriented minimum spanning tree.The scheme achieves flexible trade-off control between energy cost and task duration by dynamically selecting edge weights in the total connected graph.Extensive simulations have shown that the approach outperforms the existing works.     

无线传感器网络中的分布式目标被动跟踪算法

为提高目标被动跟踪性能,并降低无线传感器网络（WSN）中的能量开销,提出了一种新的分布式信息粒子滤波（IPF）算法。根据目标的当前位置,将WSN中的结点动态组织成簇,建立分布式跟踪结构。利用信息扩展卡尔曼滤波器结合最新的观测量,产生粒子滤波的建议分布,详细推导了基于动态分簇结构的IPF具体实现步骤。建立机动目标跟踪的WSN仿真环境,比较了三种跟踪算法的性能和通信数据量。仿真结果表明,IPF具有较高的跟踪精度,与集中式粒子滤波算法的跟踪性能接近,而且降低了节点间的通信数据量。     

基于差分修正的传感器网络加权质心定位算法

节点定位是无线传感器网络应用的关键技术。针对加权质心定位算法存在的测距误差影响,提出了一种基于差分校正的加权质心定位算法DWCLA。算法先进行信标节点之间的测距,并用其实际位置求得测距的误差因子。节点利用最近信标节点的误差因子修正测距,从而对权值进行修正。仿真结果表明,DWCLA算法降低了测距误差对定位的影响,提高了算法的定位精度。     

传感器网络中一种基于时分的路由算法

针对采用多跳传输数据时靠近基站的节点易耗尽能量而失效、单跳传输数据时距离基站较远的节点很快失效的问题,提出了"2跳"的概念和基于时分的路由算法,其基本思想是在不同时间段分别采用单跳、多跳和"2跳"路由。仿真实验表明,算法使节点能量消耗比较均匀,能延长网络的生命周期。