预测修正下的动态数据传送机制

利用无线传感器网络中节点感知数据的相关性,提出了一种基于预测修正的动态数据传送机制.核心思想是:将数据预测与模型计算分离,接收节点先对数据进行平稳化处理,然后建立模型或动态更新模型,再把模型参数发送给采样节点.采样节点用精简的预测修正算法预测数据,通过比较法确定需要发送的采样数据,从而减少了数据传送的次数,延长了网络的生命期.仿真结果表明,所提算法可以滤除真实采样观测序列中83%的冗余数据,预测精度较一般预测算法提高了22%,它适用于能量约束性较强的无线传感器网络.     

基于动态门限的定向扩散算法

通过对无线传感器网络节点传输能耗模型的分析,在研究时间敏感应用的基础上,提出了一种基于动态门限机制的控制方法.利用采样数据内在的相关性、无硬门限特性,并根据采样数据的发送间隔实现了门限的动态调整,以改进基本的定向扩散算法.仿真实验表明,所提算法能减少节点无线传输的次数,可使无线传感器网络节点的生命期延长30%,它随采样数据的变化动态地调整门限值,从而满足了时间敏感应用的要求,适合于一次性查询和持续性查询.     

无线传感器网络应用于环境监测系统

无线传感器网络在环境监测中发挥着重要的作用,而无线传感器网络要求传感器节点体积小、功耗低、成本低和节能等特点,这要求传感器网络需要通过一些技术来实现这些特点。本文重点介绍了节点部署、能量管理、通信机制、远程任务控制和数据采样与收集几种关键技术。     

无线传感器网络中信息精确度与能耗的关系综述

无线传感器网络由微小的能量有限的无线传感器节点组成。这种网络的主要目标就是采集信息。因此,能量有效性和信息精确度就是无线传感器网络应用中最主要的指标。在这个资源严重受限的网络中,任何一种数据采集的方法必然是以上两个指标的折衷处理。这就促使对这两个指标之间的关系进行调查。对涉及到能量有效性和信息精确度的研究工作进行了调查、分类和总结,并且指出了各类工作中的开放性研究点,用于启发设计既节能又精确的数据采集方法。     

基于无线传感网定位的网关功能模块的实现

为有效利用无线传感器网络采集的数据,设计了具有定位功能的网关功能模块。该模块的开发基于LINUX系统,其功能在REAL210(V6.2)嵌入式开发板上测试实现。模块可以使传感器节点组网形成路由信息,对传感器网络中节点进行资源分配和时间同步,最终实现节点定位。定位功能面向大型无线传感器网络,通过建立距离层级模型实现。测试结果证明,系统定位快速、准确,可以广泛地应用在大型无线传感器网络定位或监测等场合。     

无线传感器网络数据融合技术研究

针对无线传感器网络中各个节点单独传送数据到汇聚节点,浪费传感器节点的能量,并降低信息收集的效率,通过基于平面路由的数据融合,基于层次路由的数据融合和基于地理位置路由三个方面对无线传感器网络数据融合协议进行了分析和比较。     

线性回归的分布式压缩采样算法

为减少无线传感器网络数据传输量,进而延长网络的生命周期,研究了一种联合线性回归和压缩感知的分布式采样方法。依据节点数据的相关性对网络进行分簇,将感知数据显著线性相关的传感器节点划分到同一簇中。以此为基础,提出了一种基于线性回归的分布式压缩采样算法,该算法联合运用线性回归和压缩感知理论重构节点数据,实现了低速率采样条件下节点数据的高精度重构。对实测温度数据进行仿真实验,结果表明,与等间隔采样相比,该算法减少了71%的采样值个数。     

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.     

一种基于节点信誉度的无线传感器网络信任模型

针对无线传感器网络节点存在不信任因素的问题,利用无线传感器网络节点的数据、带宽和能量建立信任模型,并将信任模型引入到无线传感器网络管理体系中,此时网络组建和节点各种行为都以信任度为依据.从模拟实验结果可以看出,该模型可以减少网络的丢包率,网络具有更高不信任行为检测率.     

单跳无线传感器网络能量分析计算

该文研究单跳无线传感器网络系统能量消耗的理论模型及其分析计算.采用电磁场能量扩散理论、电路能量消耗理论和技术,得到传感器网络中用于感知的普通节点、数据汇聚和簇头节点的能量模型,以此为基础,获得单跳传感器网络的系统能量模型.将这些模型应用到以Motorola芯片所构成的传感器网络系统分析中,所计算的网络节点能量消耗同Motorola产品性能指标一致,并计算出单跳网络中最优簇头数目与节点总数目的关系,以及网络系统总能量和总节点数目的关系,两者都近似成线性缓慢变化的特征.该文研究结果对于无线传感器网络节点设计和系统设计都具有直接的参考价值.     

传感器网络分布式能量平衡路由

提出一种分布式能量平衡路由算法,该算法根据邻接点的能量和状态信息达到各个节点能耗的平均.对能耗过大的节点采取保护措施,汇聚节点sink在广播兴趣阶段形成一棵广播树,各个节点距sink节点的远近不同即在广播树中处于不同的层次,从而传播网络中的任一节点就有父节点、兄弟节点和子孙节点,使得所选路径为距sink节点最短即路径最短能量平衡路由,节点感知各层次节点情况就可以根据其能量信息来重选路径.分析和仿真结果表明,这种路由方法计算简单,所需信息传输量小,可有效提高网络的生命期.     

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。     

Cooperative Spectrum Sensing Algorithms Based on Correlation Matrix in Cognitive Radio Networks

Cooperative energy spectrum sensing has been widely applied in cognitive radio (CR) networks. In this paper, two cooperative sensing algorithms based on the received signals' correlation matrix were proposed. The first proposed algorithm made use of both diagonal elements and non-diagonal elements in the cooperative scheme. In the second algorithm, when the sensing station can obtain the information of the channel gains between the primary user and the sensing nodes, the weighted linear model can be adopted to improve the sensing performance. This paper analyzed the effectiveness of these two proposed cooperative algorithms and demonstrated that they can considerably improve the sensing performance compared with the traditional linear cooperative sensing algorithms. Simulation results showed that the sensing performance can be significantly enhanced by using the proposed algorithms, especially when the number of cooperative nodes is large.     

带非均匀节点分布无线传感器网络的高效节能数据存储

现有大部分无线传感器网络的分布式数据存储方法都依赖于传感器节点定位系统,这会导致节点消耗大量的能量,而且这些方法主要是针对均匀分布的无线传感器网络的,并不适用于非均匀节点分布的传感网络。为了解决这个问题,提出一种非均匀节点分布传感网络的大数据路由存储算法,其目的在于减少传感器节点的实际分布和地址。为了进一步节省数据存储空间和能量消耗,将布隆过滤器(Bloom filter)集成到节点上,从而进一步减少数据丢失和网络能量消耗。文中算法提供了高效的搜索服务,使数据在网络内的存储分布和路由能量消耗更加均匀,进而提高了网络的生存时间。文中算法在容错情况下通过减少冗余数据来提供高效节能的存储,并进一步减少数据的路由开销和存储空间的浪费。     

无线传感器网络LEACH算法的改进

节点能耗是判断无线传感器网络(WSNs)优劣的重要指标。WSNs节点一般由电池供电,节点间通讯距离越远能耗越大,因此,在研究WSNs时必须考虑节点的能耗与分布。经典低功耗自适应集簇分层协议(LEACH)在选簇首时没有考虑节点位置和剩余能量。本文在LEACH算法的基础上加入节点剩余能量和位置参数:基于节点的分布,优化汇聚节点位置;节点剩余能量越大当选簇首的概率越大。最后,通过MATLAB仿真实验验证改进后的算法均衡了网络节点的能耗,延长了网络寿命。     

Multi-sink Deployment Strategy for Wireless Sensor Networks Based on Improved Particle Swarm Clustering Optimization Algorithm

In wireless sensor networks(WSNs) with single sink,the nodes close to the sink consume their energy too fast due to transferring a large number of data packages,resulting in the "energy hole" problem.Deploying multiple sink nodes in WSNs is an effective strategy to solve this problem.A multi-sink deployment strategy based on improved particle swarm clustering optimization(IPSCO) algorithm for WSNs is proposed in this paper.The IPSCO algorithm is a combination of the improved particle swarm optimization(PSO) algorithm and K-means clustering algorithm.According to the sink nodes number K,the IPSCO algorithm divides the sensor nodes in the whole network area into K clusters based on the distance between them,making the total within-class scatter to minimum,and outputs the center of each cluster.Then,multiple sink nodes in the center of each cluster can be deployed,to achieve the effects of partition network reasonably and deploy multi-sink nodes optimally.The simulation results show that the deployment strategy can prolong the network lifetime.     

基于信任模型的WSNs安全数据融合算法

为了抵御无线传感器网络内部的恶意攻击行为和故障节点的误操作行为对数据融合结果的影响,提出一种基于信任模型的多层不均匀分簇无线传感器网络安全数据融合算法.该算法基于多层不均匀的分簇网络拓扑实现安全数据融合能够有效均衡网络中节点的能耗.通过节点间的通信行为和数据相关性建立信任评估模型,并引入动态的信任整合机制和更新机制,实现簇内和簇间的信任评估,选择可信融合节点并将可信节点所收集的数据进行基于信任值加权的数据融合.仿真实验表明,该算法能够实现精确的信任评估,有效识别内部恶意攻击节点,得到的数据融合结果具有较高的精确度,实现了安全的数据融合.     

基于动态搜索区域的无线传感器网络小世界特性构建方案

为了减少无线传感器网络节点的能量消耗,以延长无线传感器网络的寿命,首先研究了如何通过在无线传感器网络中构建小世界特性以延长其网络寿命,并着重分析了DAS(directedangulation tow ards the sink)方案.然后针对DAS方案中临近sink节点区域内的节点能量过快消耗的问题,提出了一种在无线传感器网络中构建小世界特性的新方案——菱形区域方案.该方案根据sensor节点到sink节点距离的大小,动态地改变菱形捷径端点搜索区域的大小,达到构建小世界特性并增强网络抗毁性的目的.理论证明了菱形区域方案在一定条件下较DAS方案既节省能量又能延长网络的寿命.     

基于非均匀分簇和最小能耗的无线传感网络路由算法

摘要：
簇头以多跳方式传输数据到网关时,靠近网关的簇头由于负担较多的转发任务而过早死亡,从而造成了“能量空洞”现象.文中提出了一种基于非均匀分簇的能量有效的无线传感网络路由算法（UCRA）.它包括非均匀分簇算法和最小能耗路由算法2部分.首先提出一种加权的非均匀分簇算法（WUCA）,在分簇时考虑了节点的选票和传输距离.在簇间通信时提出了最小能耗多跳路由算法.它利用位置信息计算最优转发簇头位置,从而指导下一跳簇头的选择.仿真结果表明,UCRA算法能很好地平衡网络能耗,延长网络生命周期.
关键词：
无线传感器网络; 非均匀分簇; 路由算法; 能量效率
中图分类号： TP 212.1
文献标志码： A