监测奶牛无线传感器网络的连通支配集构造

基于一个对奶牛行为特征监测的自组织无线传感器网络,构造骨干网以解决节点多跳通信问题,并采用图的连通支配集来实现。提出了一个基于极大独立集的最小连通支配集的分布式构造算法,并证明了该算法的正确性。采用计算机程序仿真的实验结果表明,此算法简单有效、适应于节点移动和网络拓扑变化的环境、且构造的连通支配集占节点的比例为30%左右,有效减少冗余的转发节点,可节省宝贵的网络资源。     

传感器中基于连通支配集的区域覆盖控制算法

针对现有无线传感器网络区域覆盖控制算法很难在确保网络连通率的同时对网络覆盖率和能耗进行优化的问题,本文提出一种基于连通支配集的区域覆盖控制(area coverage control based on connected dominating set,ACCBCDS)算法。当节点随机分布于监测区域后,未连通的节点移向Sink节点直至网络实现全连通,之后利用三着色算法构建网络连通支配集,Sink节点对非连通支配节点进行集中式优化调整,让非连通支配节点移至更优位置。在优化调整的过程中同时考虑了网络连通率、覆盖率和节点移动距离。仿真结果表明,与典型的基于虚拟力的区域覆盖控制(area coverage control based on virtual forces,ACCBVF)算法相比较,本文提出的ACCBCDS算法能使网络在确保全连通的前提下获得更高覆盖率,并能减少网络覆盖控制中的移动能耗。     

无线传感器网络中最优覆盖节点集的求解算法

在传感器节点高密度部署的环境中,如何保证在满足"覆盖要求"的同时,使用的节点数目最小是一个NP完全问题.结合遗传算法在处理集合搜索中的广泛应用,设计了一种基于遗传算法的节点集搜索机制.在保证充分覆盖的前提下,令一部分冗余节点进入低功耗休眠状态,形成最优覆盖节点集.最后进行了算法的性能评价和网络覆盖的仿真实验.结果表明,该算法能以较小的代价完成最优节点集的搜索,有效提高整个网络的生存时间.     

任意无向加权图K点连通扩充的逐次改善算法

为了对网络的可靠性寻求较好的近似算法,研究了任意无向不加权图情况下的极小K 点连通扩充算法;在此基础上提出无向加权图G总边数和各点的连通度均保持不变时,使图G的总权值变小的一种可行边交换方法;同时得出一个可行边交换的引理,并加以证明.最终推出了任意无向加权图K点连通最小扩充的逐次改善算法,应用该算法作了大量例题,得到比较满意的效果.为解决任意无向加权图最小扩充问题给出了一种新途径.     

求一般图的最小顶点覆盖集问题的混合贪婪算法

现有的求一般图的最小顶点覆盖集近似算法或者近似比较高,或者为降低复杂度限制了图的规模,或者算法搜索过程中盲目性大.根据顶点的度特点及贪婪法的思想,提出了邻接度数、覆盖边等主要概念,并在此概念的基础上设计了混合贪婪算法.该算法设计思路清晰,容易理解,易于编程实现,且在最坏情况下的时间复杂度为O(|V|2),执行效果较好,性能近似比不大于4/3,接近已知的可能的近似比下界1.166 6,低于2005年认为最低的近似比1.361,是图的最小顶点覆盖问题算法的一个较好的补充.     

一种求解带权集合覆盖问题的近似算法

以优化形式描述的集合覆盖问题是一个NP难问题,设计快速有效的近似算法,具有重要的理论与现实意义.基于贪心算法思想,提出了一种求解带权集合覆盖问题的近似算法,并讨论了该算法的相对近似比.     

一种在无线传感器网络中构造有效连通支配集的算法

构造连通支配集是解决数据收集问题的一种较有效方法,现有算法在构造连通支配集时只考虑支配集的大小,造成支配集有效期短,易产生盲点及传输数据能耗大.针对如上缺陷,综合考虑支配集的大小、节点能量及节点到基站的路径,提出了一个基于广度优先搜索生成树的算法.模拟实验表明,该算法的系统生命期比现有算法提高20%左右,延迟缩短17%左右.     

基于免疫粒子群的最小连通支配集求解算法

为解决复杂网络最小连通支配集(MCDS)求解算法复杂度高、速度慢及解的精确度差等问题,采用一种免疫粒子群优化(IPSO)算法进行求解.该算法将连通支配集的支配规则转化为基于邻接矩阵的并集约束,并结合图连通分支约束设计优化目标,采用二进制粒子群算法对MCDS进行求解.在求解过程中引入免疫机制,依据网络关键节点与支配节点之间的重叠关系,设置抗原因子,指导粒子群搜索方向、加快算法收敛速度.在随机网络上的仿真实验表明:相较于传统算法,所提算法能够找出网络的MCDS,并且在保证解精度的前提下提高了求解速度.     

随机正则图中的一类新控制集

在随机正则图中,研究了图的最小[r,R]控制集的定界问题.基于随机策略,提出了求解图的最小[r,R]控制集的近似算法,跟踪算法执行过程中相关参数的期望值变化情况,列出相应的带初值条件的常微分方程,通过对方程解的估计衡量该算法的平均性能.在此算法的分析基础上,给出了最小[r,R]控制集的一个上界.     

无线传感器网络中目标连通覆盖算法

为了同时保障无线传感器网络的连通性和覆盖率,提出了目标连通覆盖(TCC)算法。在充分考虑网络延时和负载均衡的情况下,通过部署最少量的中继节点保证目标位置与汇聚节点连通。将部署在各目标位置周围的有向感知节点组成多个满足要求的覆盖集,保证各目标位置都被某个覆盖集覆盖,进而达到连通覆盖的目的。仿真结果表明,该算法中各目标位置到汇聚节点的最大和平均路径跳数优于已有算法,并且使得网络生命周期较长。