无线传感器网络的连通与覆盖

由于无线传感器网络的节点是随机放置的，网络的节点数目、节点通讯半径和探测半径与网络的连通性和探测覆盖率之间有着密切的联系．为此，研究了无线传感器网络一个固定区域内连通性问题和探测覆盖率问题．连通性问题采用计算机模拟随机抛撒节点进行连通度测试的方法，给出了节点数、通讯半径和连通概率关系曲线；探测覆盖率问题采用概率模型求解的方法，给出了节点数、探测半径和探测覆盖率之间的公式．以此为基础，给出无线传感器网络节点通讯半径、探测半径和传感器节点数目的设计原则．     

一种大概率强连通鲁棒性的无线传感器网络构造算法

针对无线传感器网络的软硬件必须具备鲁棒性、抗毁性和容错性的特点提出了一个具有大概率强连通鲁棒性的无线传感器网络构造算法并进行了仿真分析.该构造算法不仅具备WSN所要求的鲁棒性、抗毁性,而且也兼顾到传感器节点能量保护和网络功率控制.     

目标检测传感器网络参数设计

通过理论分析,给出了目标穿越无线传感器网络防线时的被检测概率与传感器网络设计参数之间的关系,建立了传感器网络目标检测问题的数学模型.传感器网络所有节点均采用基于时间片的休眠/唤醒节能策略,使得节点在每个时间片以一定的激活概率进入活动状态.推导目标检测概率的计算公式表明,检测概率与传感器节点的密度以及节点激活概率均成正比.因此,在满足所需要的目标检测概率条件下,可以采用降低节点密度或者减小节点激活概率的方法来减少系统能耗.此外,建立了节点工作时间片大小与传感器网络能耗之间的关系式.由该关系式得出,在其他参数确定的条件下,存在一个目标运动速率的临界值.当目标速率小于此临界值时,网络能耗随时间片的增加而增大;当目标速率大于此临界值时,网络能耗随时间片的增加而减小.     

传感器网络中基于过滤的概率Skyline查询算法

针对感知数据固有的不确定性问题,研究了无线传感器网络中概率Skyline查询的处理与优化技术.首先分析了概率Skyline查询的性质,证明了概率Skyline查询的不可分解性,因而无法直接利用网内计算方法求解;进而提出了无线传感器网络中基于过滤的概率Skyline查询处理算法(filter basedprobabilisticSkylinequeryprocessingalgorithminWSN,FPSP).FPSP算法将感知数据划分为候选数据、相关数据和无关数据;只需要候选数据和相关数据即可求得概率Skyline查询结果,可以在传感器节点过滤无关数据以避免大量的数据网内传输.仿真实验结果表明,FPSP算法可以有效降低传感器节点的数据传输量,极大地延长了无线传感器网络的使用寿命.     

无线传感器网络安全方案分析与设计

本文首先分析了无线传感器网络所面临的安全威胁,探讨了无线传感器网络安全需求。在此基础上提出了一种新的密钥管理方案——基于节点双密钥链的密钥管理方案。新方案采用分组部署的方式,为每个传感器节点预装入双密钥链。新方案能提高网络安全连通概率、负载、抗节点俘获能力等性能,并支持节点的移动。     

基于空时分组码的无线传感网协同传输系统的节能方法

研究了基于空时分组码的无线传感网协同传输系统节能传输的方法,提出了无线传感网单传输系统和基于空时分组码的协同传输系统性能的比较准则.针对无线传感器网络能源受限的特点,计算协同传输系统最优发射功率的门限电平.仿真结果表明,该门限电平在满足系统一定中断概率的条件下可以使无线传感器网络总传输功率达到最小.     

基于概率定位的稀疏无线传感器网络

节点定位是当前无线传感器网络非常重要的一个课题。针对无线传感器的网络节点定位设备过于复杂,成本较高的问题,提出了基于概率定位的算法。该算法在相邻节点间使用步数器和基于概率的测距定位方法,与当前的多数要求良好网络连通性的方法不同,该方法有效解决了稀疏网络下的节点定位问题。根据所设计的实验模型,用实际结果对该算法进行了验证,该算法在稀疏网络中性能良好,具有实用价值。     

混合无线传感器网络覆盖空洞修复策略

针对混合无线传感器网络中的覆盖空洞问题,提出了考虑能量的基于移动节点的无线传感器网络覆盖空洞修复策略。采用概率感知模型建立联合探测概率密度函数,通过探测概率和剩余能量评价网络状态,从而确定覆盖空洞。提出了节点虚拟移动的空洞修复方法,在得到每个空洞位置后放置一个虚拟节点直至计算结束后调整移动节点位置,节约了移动节点能量。仿真结果表明:该方法可以有效探测并利用移动节点修复覆盖空洞,消耗较小的网络能量,提高了网络覆盖率和网络生存时间。     

衰落信道WSN网络基于投票机制的决策融合

针对衰落信道网络中传感节点难以准确获取检测信息的问题,构建了并行结构分布检测的系统模型,提出了一种基于投票机制的决策融合算法。通过邻居节点间的信息交互,各传感节点获取了通讯半径内邻居节点的判决,并根据多票优先的原则重新调整自身决策,提高了检测的准确性。理论分析和仿真实验表明,该算法比传统的EGC融合规则具有更高的检测概率和稳定性,适合中等规模无线传感器网络。     

无线传感器网络增配节点实现双连通并优化中继路径

时所有节点有统一通信功率和传输半径的无线传感器网络,用平面无向图建模.提出一个基于广度优先的O(n3)多项式时间搜索算法来发现无线传感器网络中的双连通分量,继而确定网络中所有关节点,然后提出一个最坏情况有O(n2log(n/3))多项式计算时间的贪心算法来增加尽量少的节点以实现网络双连通,同时,增配节点形成的新路径有助于减少部分节点到汇聚节点的中继跳数.实验结果也验证了以上算法的效果.     

基于图像处理技术的无线传感器网络覆盖与连通

无线传感网中覆盖与连通问题对网络通信的性能有很大影响,并且连通与覆盖问题也是无线传感网研究的重点内容之一.首先采用图像灰度处理技术来计算节点对监测区域的覆盖率;然后采用洪泛路由协议判断网络是否连通并建立不同通信半径下,节点数与网络连通概率的关系;最后综合分析实验结果获得保证网络覆盖与连通的参数.与图像分割方法相比,采用图像灰度处理技术计算覆盖率,减少了计算量和对计算的要求,同时也提高了计算效率.通过理论分析与实验仿真,本文提出的方法可以实现网络的覆盖和连通.     

水下无线传感器网络节点覆盖及其自定位

节点自定位技术是水下无线传感器网络应用的关键技术之一,较高的覆盖概率能够提高节点自定位的精度。节点定位精度受到很多因素的影响,本文通过采用感知概率模型模拟传感节点测量概率分布模型,再对覆盖概率较高的传感器节点进行定位误差迭代,最后采用遗传算法对定位误差进行优化。仿真结果表明,覆盖概率受感知半径和迭代次数影响,定位误差受信标节点密度影响,采用遗传算法的优化能够实现水下传感器节点的自定位精度。     

Analysis of coverage problem under border effects in wireless sensor networks

Wireless sensor networks can be used to monitor the interested region by deploying dense sensor nodes. Coverage is a primary metric to evaluate the capacity of monitoring. In this paper, we focus on the coverage problem under border effects, where the sensor nodes are distributed in a circle-shaped region randomly. Under this scenario, we derive the expected coverage of the sensor node and the total network coverage provided by n sensor nodes accurately by probability. These findings are useful to determine the related parameters (sensing range, number of sensor nodes and radius of monitored region) for a specific network coverage ratio. Simulation results demonstrate that our analysis is correct and effective.     

Reliability Analysis of Sensor Networks

To Integrate the capacity of sensing, communication, computing, and actuating, one of the compelling technological advances of these years has been the appearance of distributed wireless sensor network （DSN） for information gathering tasks. In order to save the energy, multi-hop routing between the sensor nodes and the sink node is necessary because of limited resource. In addition, the unpredictable conditional factors make the sensor nodes unreliable. In this paper, the reliability of routing designed for sensor network and some dependability issues of DSN, such as MTTF （mean time to failure） and the probability of connectivity between the sensor nodes and the sink node are analyzed. Unfortunately, we could not obtain the accurate result for the arbitrary network topology, which is # P-hard problem. And the reliability analysis of restricted topologies clustering-based is given. The method proposed in this paper will show us a constructive idea about how to place energyconstrained sensor nodes in the network efficiently from the prospective of reliability.     

基于压缩感知理论的无线传感器网络数据融合算法

针对传感器节点部署稠密, 节点覆盖重叠区域较大, 导致采集数据冗余度大的问题, 利用节点收集数据的时间和空间相关性, 提出一种基于压缩感知理论的无线传感器网络(WSN)数据融合算法, 并通过仿真实验分析了其性能. 实验结果表明, 该算法不仅可以减少簇首的数据传输量, 减少了节点的平均能量消耗, 延长网络的生存时间, 而且性能明显优于对比算法.     

无线传感网络覆盖中网络拓扑结构设计方法

无线传感网络覆盖可以合理分配网络的空间资源,更好地完成环境感知、信息获取等任务,当前无线传感网络覆盖方法不能对传感网络进行全面覆盖。提出一种新的用于无线传感网络覆盖的网络拓扑结构设计方法,将层次型拓扑结构作为无线传感网络拓扑基本结构,对其进行详细分析后,提出能量高效的拓扑控制算法:以同一概率周期性随机选择簇头,令无线传感网络的总体能量消耗均衡分配至各传感器节点中,实现簇中成员节点数据的均衡分布,完成无线传感网络拓扑结构的设计。实验结果表明,设计的网络拓扑结构可以合理调节传感节点的距离,可以覆盖整个无线传感网络,减少重复覆盖,具有很好的覆盖优化效果。     

基于IAPIT的无线传感器网络定位算法研究

无线传感器网络的应用领域涵盖军事、医疗、环保以及交通等。由于涉及到体积、功率和成本一些因素的限制,现在流行的全球定位的系统和无线传感器网络的节点定位并不配套。所以,探讨符合无线传感器网络的定位算法有着广泛的实际应用价值和非常重要的理论价值。研究了无线传感器网络中IAPIT的定位算法,就不一样的节点通信半径和锚节点比例,仿真比较探讨APIT算法和IAPIT算法的性能。从实验可以看出,IAPIT算法和APIT算法比较,大大增加了定位覆盖率。无线传感器网络的定位精度基本能够满足应用的需求。     

无线传感网络可信信息覆盖泰森多边形区域划分算法研究

针对无线传感网络区域划分问题,基于可信信息覆盖模型,设计了一种新的面向可信信息覆盖的泰森多边形区域划分算法。首先,该算法利用节点间的协作感知,通过节点聚类形成节点协作感知盘;然后基于可信信息覆盖模型计算各重建点的权值;最后利用权重泰森多边形图理论设计基于该模型的泰森多边形区域划分算法。仿真实验结果表明,该算法与传统圆盘模型下的泰森多边形法相比较,在相同数量节点下划分的泰森多边形区域数量更少,并且有着更高的覆盖率。     

无线传感器网络关键区域覆盖优化算法

针对无线传感器网络中的关键区域覆盖NP完全问题,提出了一种启发式的关键区域覆盖优化算法CACOA.该算法对关键区域格点与一般区域格点,分配不同的权值创建感知区域图和终端集合,并以迭代合并方式创建加权节点Steiner树,进而形成具有最少数量的格点集合,并以格点集合中优化的格点位置来构建覆盖关键区域的传感器放置方法.理论分析证明了提出的CACOA算法一定能完全覆盖关键区域并形成一个有效的无线传感器网络,且算法的复杂度为O(n4).详细的仿真实验及与现有覆盖机制NPCC的比较表明,提出的覆盖优化算法CACOA在关键区域格点数、感知范围、发送范围和关键区域格点选择分布概率变化时放置的传感器数量明显少于NPCC覆盖机制.     

无线传感器网络节点调度技术研究

探讨了无线传感器网络的节点硬件体系结构和网络体系结构;论证了无线传感器网络节点调度的必要性和价值;从网络覆盖度及连通性等角度分析了若干较有代表性的节点调度算法.