无线传感网络多节点通信链路质量检测算法

为提升无线传感网络的扩展性和通信性能,研究无线传感网络多节点通信链路质量检测算法。基于稳定路由协议设计了无线传感网络多节点通信链路质量检测算法,利用通信节点分析报文确认邻居节点间距,通过非参数局部线性核平滑方法依据邻居节点间距建立信号获取平滑后的信号接收强度。判断无线传感网络中的节点是否来自上游节点分组的平滑后信号接收强度后,采取滑动窗口局部多项式拟合方法建立链路质量检测模型,通过链路质量检测结果判断无线传感网络中该链路中通信节点移动状态,通过通信节点移动状态判断链路质量。实验结果表明,采用该算法可准确检测无线传感网络多节点通信链路质量,且在节点数量增加时检测效果依然良好,具有较好的扩展性。     

高精度递增式无线传感网络的定位算法

递增式无线传感网络的定位算法可以有效降低锚节点密度,但由于其定位过程中会产生累积误差,不适用于高精度的定位场合。提出一种改进的加权最小二乘法,利用高斯权重法调节修正权值,得到最优权系数阵,以提高传感节点定位的可靠性和客观性。分析与仿真结果表明,依赖少量锚节点,改进的加权最小二乘法在无线传感网络中能够准确计算未知节点的坐标,并能显著提高网络中未知节点的定位率,加强了网络的健壮性与实用性。     

基于测距的WSN节点复制攻击检测算法

现有的无线传感网节点复制攻击检测方法多依赖于网络中节点的精确位置信息和同步时钟信息,而在网络实际运行中往往很难保证实时有效的节点位置信息和同步时钟信息。提出了测距法来检测节点复制攻击,不需要精确定位和网络时钟同步;定义了三种检测准则,给出检测系统实现方案和算法流程图。实验表明,该系统实用、可靠。     

基于机器学习的无线传感网络室内定位研究

无线传感网络在能耗量化传导过程中具有随机分布性,导致网络节点的室内定位精度不高,为了提高网络的室内定位准确性,提出基于机器学习的无线传感网络室内定位方法.构建无线传感网络室内定位的节点优化部署模型,采用能量负载均衡控制方法进行无线传感网络的路由探测协议设计,建立无线传感网络节点传输的链路均衡配置模型,采用机器学习算法进行无线传感网络室内定位过程中的自适应寻优,提取无线传感网络节点输出信号的能谱特征量,根据能谱的聚类属性进行无线传感网络室内定位优化.仿真结果表明,采用该方法进行无线传感网络室内定位的精度较高,能量开销较小,网络节点的组网部署能力得到提升.     

基于GPS技术的压实度实时检测系统

为了解决道路压实度传统检测方法的滞后性、局限性等问题,提高道路质量和压实效率,通过传感技术采集振动压路机的振动信号,结合压路机加速度与道路压实度的理论关系,判断道路压实度情况.利用DGPS技术对压路机进行定位,获取压路机的地理位置;利用无线网络技术及时将压实度及其位置坐标捆绑式反馈给驾驶室或者质量监控中心.经过分析论证可知,提出的压实度检测方法能够迅速地检测道路压实度,避免了传统检测方法的盲目性和局限性.     

一种基于拟牛顿迭代的安全定位算法

由于无线传感网络通常需要部署在无人看管的环境中,网络中节点的位置信息很容易受到各种恶意攻击,导致大部分节点不能准确地确定自身位置,进而破坏整个网络后续工作的进行。针对无线传感网络安全定位问题,提出了一种基于拟牛顿迭代的安全定位算法。基于定位过程中遭受的恶意攻击特点,建立了对应的距离测量攻击模型,利用拟牛顿迭代算法对所有定位数据进行迭代运算,根据梯度的数学特性找出并过滤恶意锚节点,实现节点的安全定位。仿真结果表明,提出的安全定位算法能够很好地抵御恶意攻击对节点定位的影响,具有较好的定位性能,并且有很强的鲁棒性。     

基于逻辑拓扑的虫孔攻击检测

虫孔攻击(wormhole attack)是一种主要针对无线传感器网络的重大安全威胁,通常难以检测和预防.分析了虫孔攻击对于网络节点邻居数目的影响,提出了一种基于网络逻辑拓扑的攻击检测方法.在假设实现了某种邻居节点发现过程的前提下,首先对网络节点进行邻居数目判断和连通性检测,筛选出可能的受攻击节点集合;随后根据攻击特征对候选节点集合进行分析判断,从而确定是否存在虫孔攻击.与现有检测算法相比,该方法能进一步区分位于隧道两端的受攻击节点集合,从而降低相应的安全风险.初步分析表明,虽然可能受节点密度、攻击半径、攻击位置以及其他随机因素的影响,但通过必要的修正措施仍然可以得到较为可信的检测结果.该方法无时间同步和节点定位要求,算法复杂度大致为O(n).     

一种用于复杂移动网络的安全路由协议设计

在复杂移动网络中,当前路由协议认证过程较为复杂,无效路径较多。设计一种用于复杂移动网络的安全路由协议。协议设计过程包括身份认证阶段和路由发现阶段,通过对复杂移动网络中新的邻居节点进行身份认证,判断该节点是否可加入到其他各节点的通信路由表中。通过建立路由请求消息RREQ,将其向相邻节点广播,获取目标节点。通过建立路由响应信息RREP,传输至其前趋节点。获取由前趋节点重新建立的路由响应消息RREP,继续传输至其前趋节点。以此类推,直至回到源节点,将路由发现过程经历的所有路径进行存储,最终得到有效路由协议。以振动环境下复杂传感网络为基础进行测试,结果表明,所设计安全路由协议具有较优的包传输率、网络吞吐量和包丢失率,安全性高。     

基于单证人节点的分布式节点复制攻击检测

在无线传感网络中,现有的节点复制攻击检测方法存在检测率低、通信消耗高、存储消耗高等问题。该文提出一种基于单证人节点的分布式节点复制攻击检测(singlewitness-based distributed detection,SWDD)方法。SWDD方法分为选择证人节点、生成声明信息、发送声明信息、验证证人节点和检测复制节点5个步骤。SWDD方法中引入单证人节点选择机制,采用随机数作为位置声明信息,利用多重映射机制进行证人节点验证,并由最终证人节点完成对复制节点的检测。在OMNeT++平台上进行仿真实验,结果表明:SWDD方法在检测率、通信消耗和存储消耗方面均优于SDC(single deterministic cell)和P-MPC(parallel multiple probabilistic cells)方法。     

异步无线传感网络同时定位与跟踪算法

针对异步无线传感网络环境下同时节点定位和目标跟踪问题,提出了一种可以同时进行传感器节点定位和目标跟踪的算法.该算法利用增广状态向量法对目标状态和节点位置进行同时估计,并利用固定点平滑算法对目标状态进行最优估计,实现了异步无线传感网络环境下的目标状态的最优估计以及节点位置的估计.结合节点位置和目标状态的增广状态向量取代了传统目标跟踪算法中的状态向量,在滤波算法中被用于节点位置和目标状态的同时估计.仿真实验证明:在相同的测量次数和通信次数情况下,本算法不但能够取得更高的节点位置估计精度和目标状态估计精度,而且能够取得更多目标状态的估计结果.     

基于病毒体投射机制的移动无线传感网节点定位算法

为解决当前移动无线传感网节点定位方案存在感知过程复杂、定位准确度不高,难以适应节点拓扑变化频繁的实际场景等不足,提出了一种基于病毒体投射机制的移动无线传感网节点定位算法。首先,鉴于当前直接测序方案及间接测序方案均存在抗噪能力差的不足,设计了多点定位方案,引入多个锚节点联合定位,定位过程中采用迭代方式降低接收信号强度指示(received signal strength indication,RSSI)误差,有效解决了定位过程中存在的圆环分布现象。随后,考虑移动无线传感网节点存在的拓扑漂移速度较快,且坐标存在随机分布的规律,将锚节点看作病毒体,将移动无线传感网节点看作子病毒体,并针对病毒体-子病毒体之间存在随机拓扑规律,引入了病毒体投射机制,并通过迭代方式设计距离定位方案,模拟移动无线传感网定位过程中定位节点与待定位节点之间的拓扑漂移关系,提高网络对定位过程的感知能力。最后,引入权重调节机制对定位坐标进行误差消除,进一步提高网络定位精度与感知性能,强化对移动状态下节点间拓扑的感知与监控,减少网络抖动对定位过程的影响。仿真实验表明,本文算法与当前常用的凸优化的无线传感网障碍环境下定位算法(location algorithm in wireless sensor network obstacle environment based on convex optimization,OECO)及基于精确定位机制的改进DV-HOP算法(on improved DV-Hop localization algorithm for accurate node localization in wireless sensor networks,AN-DV-Hop)相比,具有更高的定位收敛速度和更低的定位误差低。     

基于距离和分布的无线传感器网络分簇算法

考虑随机分布节点的剩余能量以及节点相对基站的位置,针对基站位置的非均匀无线传感器网络,提出了一种基于节点位置和分布密度的多跳自组织分簇算法．该算法在分簇准备阶段,根据节点分布密度和相对基站的距离确定分簇的半径,均衡分簇能耗;在簇头选举阶段,利用节点的剩余能量和节点连接密度信息,选择最优的节点成为簇头;在分簇建立阶段,限制分簇跳数,有效降低簇内通信量．通过一系列的仿真实验,验证了算法在节点均匀和非均匀分布情况下均能取得较好的性能,建立更为均衡的分簇结构,显著提高网络生存周期．     

确定无线传感器网络节点配置数目的一种方法

网络节点的配置数目对无线传感器网络的使用寿命、目标检测性能及经济代价具有很大影响，是无线传感器网络设计的一个重点。从信号处理角度，基于一定的网络使用寿命及一定的检测概率要求。提出确定网络所需节点数目下限的一种方法，并对各种参数对网络性能的影响进行分析。     

关门山面板堆石坝现场弹性波试验研究

采用击板法和爆破法结合，成功地在关门山水库工地进行了堆石休内弹性波现场测试和坝体脉动观测，得到了坝体的自振特性和坝体内弹性波速分布及相应的经验公式；在与国外同类试验成果以及室内大型动三轴仪试验成果的广泛比较后，给出堆石材料动力变形参数职值的经验范围。     

基于粗糙集的传感网络节点故障诊断方法研究

传感网络节点一般分布于环境复杂的区域,当前故障诊断方法诊断精度低,虚警率高,整体性能低。提出一种基于粗糙集的传感网络节点故障诊断方法,给出传感网络结构图,采用粗糙集方法,通过过滤传感网络节点故障数据不关键属性集,得到简化的节点故障属性集,保持了分类能力,提高了运行效率。通过对传感网络故障节点数据进行约简,减少传感网络节点故障数据特征向量维数。建立简化层次各异的传感网络节点故障诊断决策网络,对故障诊断决策规则覆盖度进行分析,求出所有符合既定采集规定的诊断决策规则集,完成新故障状态的处理,实现传感网络节点的故障诊断。实验结果表明,所提方法不仅具有很高的诊断精度,而且虚警率低、整体性能高。     

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。     

大功率无线电力传感网络信道交叉映射机制

大功率无线电力传感网络通信组网中,信道的交叉映射可以实现分层管理和提高抗干扰性能抑制。传统方法中,采用多因性的时帧分布调节方法是实现大功率无线电力传感网络信道交叉映射,容易导致无线电力传感网络节点出现信道频移,数据通信丢包较大。提出一种基于数据转发链路估计的大功率无线电力传感网络信道交叉映射机制。构建节点数据传输模型,进行大功率交叉网络模型构建和信道模型构建,把传感器节点划分为多个簇,构建无线电力传感网络,实现节点优化覆盖。计算大功率交叉网络信道的数据转发链路转发冲激响应函数,实现网络信道的交叉映射机制改进。结果表明,该模型能有效提高数据转发成功率,数据收集的稳定性提高了10%,保证有较高的通信成功率,且功耗减少24%,信道的交叉映射可以实现分层管理,提高抗干扰性能抑制,性能优越传统方法。     

基于多虚拟信号校验的ZigBee网络信号防冲突算法

针对ZigBee网络节点在大规模的数据通信过程中,会因为通信时域不一致引起冲突的问题,提出了一种基于三角校验碰撞预测的放信道信号冲突机制。运用对同一节点进行通信的信号组成一个多信号虚拟校验区域。通过建立的无线传感信号碰撞冲突检测模型进行通信时域冲突的预测判断。通过时域内的信号二维区域碰撞预测,计算碰撞的可能概率。实验结果表明,运用该方法能够对大数据、对节点、长时间的ZigBee通信网络通信进行优化,提高了节点信道的通信效率。同时,这种方法还大幅降低了无线通信网络的数据碰撞的可能性。     

基于小波分析法的传感器信息融合的运动损伤检测方法

传统方法针对多组传感器路径中的检测点,在很大程度上会出现若干存在差异的损伤发生概率,导致运动损伤检测不准确。为此,提出一种传感器信息融合的运动损伤检测方法。利用多帧帧间差的累积消除空洞效应,在此基础之上,融合传感器确定出准确的人体运动区域,以此对不同场景人体运动进行监测;采用小波分析法对监测结果的非平稳信号进行分析,得到运动损伤特征。将传感器信息融合和小波神经网络结合在一起,获取所有传感器的小波能量特征向量,按照最大概率密度函数值和特征向量获取融合运动损伤检测结果及损伤种类。实验结果表明,所提方法检测结果准确,实用性强。