基于星型配置策略的协同定位算法

为了改善无线传感器网络整体连通性,避免监控区域出现黑洞现象,提出了无线传感器网络节点的星型配置策略。通过RSSI和AOA相结合的协同定位算法实现了节点定位,算法中采用影射机制建立了传感器节点的平面坐标计算新方法。计算机仿真结果表明该算法能够明显提高节点的定位精度,定位精度小于1米。     

基于目标跟踪的移动信标辅助节点定位算法

针对无线传感器网络的节点自定位问题,提出一种基于单个移动信标的节点定位算法。信标节点周期性地发布自身位置信息,未知节点被动接收该信息得到与移动信标之间的距离,先求取自身位置的近似估计,再利用无迹卡尔曼滤波进行目标跟踪,完成进一步位置求精。未知节点之间无需测距,降低了通信量和能量消耗。仿真结果表明,该方法能够有效提高节点的定位精度,适用于户外部署的大规模无线传感器网络。     

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。     

基于虚拟力的无线传感器网络覆盖增强算法

为保证网络的覆盖功能,提出了一种在固定传感器节点中加入具有运动能力的移动节点的混合无线传感器网络模型.在此基础上,基于人工势场法的思想,提出了一种基于局部虚拟力的无线传感器网络覆盖增强算法,构造了节点与节点、移动节点与目标区域边界之间的相互作用力,并基于运动图式理论来共同控制移动节点的运动.为避免移动节点陷入局部极大覆盖陷阱,还引入了随机扰动作用力.最后通过仿真实验验证了算法的有效性.     

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.     

基于蚁群优化算法的无线传感器网络路由协议

提出了一种基于蚁群优化算法的无线传感器网络路由协议RPBAA.该协议通过修改蚁群优化算法以适应无线传感器网络无全局标识、节点较少移动、资源受限等特性,提供了一种智能、动态、可扩展的多径选路传输方法来获取有效且健壮的通信,并通过全网能量均衡使用以最大化网络生命期,另外引入了数据分片机制来进一步优化选路效率.最后通过仿真验证了RPBAA协议的有效性和数据分片机制带来的好处.     

无线传感器网络定位中动态信标移动路径规划

对于移动信标辅助的无线传感器网络定位技术,信标的移动路径对定位性能有着重要的影响.然而现有移动信标辅助定位的研究中,通常假定信标沿着预先设定的静态路径移动,静态路径移动未能利用定位过程的实时信息,对不规则拓扑及未知的部署区域等不太适用.采用定向天线技术,根据不同区域内普通节点接收信标的情况及节点分布数目,提出了一个启发式动态路径规划方法,能够在线决策移动方向和移动步长,更具灵活性、普适性.几种网络设置下的仿真验证了所提出的动态路径规划算法的有效性.     

无线传感器网络目标跟踪平台协同调度的实现

目标跟踪是无线传感器网络的一个重要应用。为了验证和测试算法性能,缩小理论与实际的差距,必须构建相应的物理平台。介绍了所构建的无线传感器网络目标跟踪平台,其硬件包含超声波传感器、被动红外传感器和Micaz节点组成的无线传感器网络,而软件包括上层监控系统及下层节点嵌入式程序。针对节点资源十分有限的情况,提出了一种基于最小均方估计误差的目标跟踪协同调度算法,并在物理平台上成功实现,实验表明该平台能有效地跟踪无线传感器网络内的移动目标,并在保证跟踪精度和跟踪实时性的同时,采用了双重唤醒/休眠机制来延长网络寿命。     

基于虚拟传热的能耗均衡幂律重部署算法

针对大规模双层无线传感器网络自移动传感器节点覆盖控制的能耗均衡问题,提出一种基于虚拟传热的重部署算法。建立了以二次熵为基础的幂律熵模型,设计传感器节点与汇聚节点之间的绝对移动方法;利用邻居节点之间幂律熵流动的平衡关系,建立熵平衡方程,采用相对熵求得相对移动中参照节点选取概率的权重,设计相对移动方法。叠加两种自移动方法,进行迭代,达到网络熵平衡。实验表明,所提算法能够高效实现能耗均衡,及时避免能量空洞,延长了网络生命周期,并提升了覆盖率。     

考虑节点失效的异构仿真网络可靠性评估蒙特卡罗模拟

异构仿真网络是实况、虚拟和构造(live, virtual, and constructive, LVC)仿真的基础环境支撑,合理评估其可靠性在LVC仿真应用中具有重要作用。针对复杂网络可靠性评估难以获得精确解、效率不高的问题,提出一种考虑节点失效的LVC异构仿真网络蒙特卡罗评估方法。首先,基于异构网络自身特点及因子定理,对蜂窝网络和无线传感器网络进行等效转化;其次,运用可靠性保持缩减技术对转化的仿真网络进行缩减,提高算法效率和收敛速度;最后,依据不完全可靠节点转化原则,对简化网络可靠性进行蒙特卡罗模拟,实现LVC异构仿真网络连通可靠性的评估。计算结果表明,相比传统蒙特卡罗方法,所提方法在保证计算精度的同时,方差减小,运行负载较小,稳定性更好。     

基于条件蒙特卡罗方法的信用违约互换合约定价

多标的资产违约相关性结构的度量及其联合违约时间的模拟是信用违约互换合约定价的关键.Copula函数和蒙特卡罗模拟是解决此关键问题的有力工具,被广泛应用于信用衍生品定价.本文基于因子t-copula模型,结合条件蒙特卡罗模拟,构建了计算第7n次信用违约互换合约的条件蒙特卡罗算法.该算法能够捕捉多标的资产违约的尾部相关性,更准确地度量标的资产组合的违约风险及提高违约事件的模拟效率.数值结果表明,在考虑尾部相关性的情形下,采用重要抽样技术的JK算法和改进的JK算法是不稳定的,不能达到减方差的目的;而本文新构建的定价算法更稳定,在高斯copula和t-copula模型下,都能够有效减小估计量的方差,提高信用违约互换合约的定价精度和可靠性.     

无线传感器网络中的异步协作通信方案

为了改善多跳传感器网络的性能,提出了一种基于三种空间分集技术的异步协作传输模式.该模式是考虑非同步网络传输,多个传感器通过共享天线,形成虚拟多天线发送/多天线接收(MIMO)的协作通信,并利用空时编码、发射天线选择和信号空间分集三种空间分集技术,有效抵制传输信道的衰落,提高了系统的分集增益.通过蒙特卡罗仿真,结果表明,对比传统的单发单收传输模式和异步空时协作传输模式,该传输模式获得了更高的分集增益,提高了系统的性能,从而节省了网络的能量损耗.     

考虑节点失效网络可靠性计算的重要度抽样随机模拟

针对同时考虑节点和边单元失效的一般赋权网络,提出了一种考虑节点失效网络连通可靠性计算的Monte Carlo随机模拟算法.Monte Carlo随机模拟方法包含单元状态抽样、网络系统连通状态分析和连通功能函数指标统计三个阶段.在系统连通状态分析阶段,提出将一般赋权网络转换为边权网络的等效化方法,此方法无需额外增加等效节点或边;在单元状态抽样阶段,采用重要度抽样函数进行随机抽样,增加对失效概率贡献大的抽样点出现概率,利用自适应方法求解最优重要度抽样函数.算例分析中,根据模拟均值的相对误差和变异系数两个指标,说明了本文方法的正确性和有效性.     

网络可靠性评估的演化过程重要度抽样模拟方法

针对具有高可靠度网络的连通失效概率计算问题,提出了一种重要度抽样Monte Carlo模拟方法.首先提出了考虑节点和边单元失效网络连通状态判别的演化过程算法,算法根据网络节点和边单元的可靠度,将每次模拟抽样产生的随机数转化为单元的修复时间;按照单元修复时间次序构建网络连通拓扑结构,并视为向网络连通状态转变的演化过程.然后基于重要度抽样Mont,e Carlo模拟求解高可靠度网络的2\K\All端连通失效概率,其中重要度抽样函数的计算采用基于演化过程和交叉熵模型的多准则迭代方法.高可靠度网络算例的计算结果表明,预抽样求解重要度抽样函数时,多准则迭代方法所需的预抽样次数约为其他迭代方法的1/40.因此,本文方法具有较高的计算效率.     

基于三维CT数据的放射治疗剂量计算

研究和实现了一种基于医学序列CT图像的放射治疗蒙特卡罗剂量计算方法。通过改写蒙特卡罗剂量计算软件DPM(doseplanningmethod),使其具有处理三维CT图像数据的能力,其中CT值的组织物理参数标定采用一种新的神经网络的简化方法,并得到了可视化的剂量计算结果。探索了在实际临床肿瘤放疗计划中用DPM进行精确快速剂量计算的路径。实验结果证明了算法的正确性、有效性,对于提高放射治疗水平和精确放疗的后续研究具有一定的指导意义。     

分布式无源定位技术的定位精度提高方法

为了提高无线传感器网络在无源定位时的定位精度,提出一种基于偏移圆圆心估计的定位误差校正(positioning error correction, PEC)算法。在PEC算法中，利用两步定位法在传感器获取的目标距离信息中获得的目标位置估计作为初值。在极坐标系中，将沿极径方向的固定偏移量引入到测距残差中形成偏移圆。利用偏移圆圆心的位置矢量对目标位置初始估计进行校正,从而获得更精确的目标位置估计。与经典分布式无源定位算法相比, PEC算法对传感器布局具有更强的适应性和更高的精度,在不同的传感器测距精度下均有较优异的性能,具有良好的工程应用前景。     

基于量测转换方法的概率数据关联算法

针对在使用雷达跟踪目标应用中,目标运动模型通常线性地建模在直角坐标系内,而量测数据由传感器获得的实际情况,提出了基于量测转换方法的概率数据关联算法。推导了该算法中相关的滤波估计、滤波误差协方差和数据关联概率,并且提出了跟踪门的确定方法。仿真结果表明了新算法的可行性和有效性。