无线传感器网络中一种关键节点集轮换算法

针对传感器网络多跳通信和多对一的流量特征,提出负载均衡的约束条件,将关键节点集选取问题转化为多目标优化问题,提出一种基于非支配遗传算法的关键节点集轮换算法.通过节点密度控制机制,从投放的节点池中选取关键节点集,以满足监测区域覆盖连通.在每轮网络工作的开始,激活不同的关键节点集,保证在每个时刻,有且仅有一个节点集完成对网络的充分覆盖.仿真结果表明该算法能够快速收敛于最优解,极大化网络关键节点集数目,有效延长网络的生存时间.     

基于正三角形剖分的传感器网络覆盖判定算法

覆盖问题是传感器网络研究中的一个基础课题,如何判定某个感兴趣的区域是否被一组给定的传感器节点覆盖,在传感器网络的许多监控应用领域中具有重要意义。提出了一种传感器网络中基于正三角形剖分的快速κ-覆盖判定算法和最大κ-覆盖问题的求解算法,新算法首先把感兴趣区域剖分为正三角形区域,从而将复杂的区域覆盖问题转化为简单的正三角形区域覆盖问题。理论分析与仿真实验表明,针对具有n个节点的传感器网络,新算法的计算时间复杂度为O（n）,低于已有算法O（nlogn）的计算时间复杂度。     

基于选举的SDN机载网络控制器故障恢复机制

针对软件定义航空集群机载网络控制域内控制节点故障问题,将故障恢复问题转化为领导者选举问题,提出一种基于选举的软件定义机载网络控制器故障恢复机制,在控制域内选举传输节点作为新控制节点。为优化新控制节点性能,综合各传输节点平均传输时延、最大请求量和平均故障率3个参数计算传输节点的权值,根据权值定义选举优先级,并提出基于优先级的控制节点选举(priority-based control node election, PBCNE)算法。实验结果表明,与现有选举算法相比, PBCNE算法的复杂度(消息数和时间量)有了明显降低,有效减少了故障恢复时延,能够快速高效地恢复控制器故障。     

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.     

基于选举的SDN机载网络控制器故障恢复机制

针对软件定义航空集群机载网络控制域内控制节点故障问题,将故障恢复问题转化为领导者选举问题,提出一种基于选举的软件定义机载网络控制器故障恢复机制,在控制域内选举传输节点作为新控制节点。为优化新控制节点性能,综合各传输节点平均传输时延、最大请求量和平均故障率3个参数计算传输节点的权值,根据权值定义选举优先级,并提出基于优先级的控制节点选举(priority-based control node election, PBCNE)算法。实验结果表明,与现有选举算法相比, PBCNE算法的复杂度(消息数和时间量)有了明显降低,有效减少了故障恢复时延,能够快速高效地恢复控制器故障。     

传感器网络中基于Voronoi网格的快速覆盖判定算法

覆盖问题是传感器网络研究中的一个基础课题,判定感兴趣的区域是否被一组给定的传感器节点完全覆盖,在监控等传感器网络的许多应用领域中具有重要意义。提出了一种传感器网络中基于Voronoi网格的快速覆盖判定算法VT-RCDA(Voronoi Tessellation based Rapid Coverage Decision Algorithm)。算法首先将感兴趣的区域进行正方形网格剖分,然后采用Voronoi网格模型将复杂的区域覆盖问题转化为简单的顶点覆盖问题。理论分析与仿真实验表明,与已有算法相比,新算法具有较好的覆盖判定正确率,较低的计算复杂度,且针对具有n个节点的传感器网络,能在O(nlogn)的时间开销内快速判断出任意给定感兴趣区域能否被这n个传感器节点覆盖。     

传感器网络中基于最小覆盖重叠的移动部署

为了优化随机部署的传感器网络的覆盖率,提出了基于最小覆盖重叠(MCO,Minimum Coverage Overlap)的分布式移动部署算法.算法执行时,每个节点根据获得的邻居节点位置信息,计算节点覆盖圆周上覆盖重叠的分布情况,并沿着最大程度减小覆盖重叠的方向移动.通过算法的迭代运行,使网络覆盖重叠程度尽量减小,从而最大限度的优化了网络的覆盖率.仿真结果表明,与基于Voronoi图的算法相比,MCO算法在覆盖率、移动效率、移动距离和部署时间等方面具有更高的性能.     

无线自组织网络分布式时隙同步算法

介绍一种用邻居节点的时隙偏差值来计算时隙调整量,从而修正节点的本地参考时隙基准的时隙互同步算法,给出了在信号传播时延情况下时隙偏差的计算方法,证明互同步算法的收敛性,最后给出不同场景下的仿真结果,并对其性能进行分析。该算法由每个节点并行协同计算,实验证明收敛速度快,平均每个节点的计算量小,非常适合于移动自组网的终端终节点运行。     

LLN中基于移动节点邻居探测的高效路由寻路算法

针对低功耗有损网络(low power lossy networks, LLN)移动性支持路由算法中移动节点(mobile node, MN)备选父节点集选取不合理、存在障碍物的中速场景下MN寻路不及时和路由度量单一等问题, 提出中速场景下MN邻居探测的LLN高效寻路(highly-efficient MN neighbor detection based pathfinding protocol for LLN, NDM-RPL)算法。提出链路质量检测机制, 通过计算安全阈值和危险阈值以便MN及时寻找下一个父节点(nextparent node, NPN)。其次, 提出基于变异系数的父本选择目标函数, MN选择NPN综合考虑了多种度量选出NPN。最后, 提出监听预选机制, 解决了备选父节点集选取不合理的问题。理论分析和仿真结果表明, NDM-RPL算法在MN能耗和控制开销等方面的性能均得到了有效提升。     

P2P MMOG中的信誉机制研究

P2P结构上的大规模多玩家在线游戏设计需要面临的重要问题之一就是节点的计算和通信任务的分配.合理的信誉机制设计能避免因少数节点的计算或通信能力降低而造成系统整体性能下降,同时防止少数权力集中的节点进行的破坏游戏公平性的行为.提出一种适用于P2PMMOG应用的信誉机制,利用同步通信过程中数据是否及时、正确的被接收来对节点通信状态进行描述,实现对节点可靠程度进行量化;提出局部声望的概念,并在此基础上提出了计算节点选择算法和获取更新节点选择可信计算节点的算法来调节网络计算和通信的分配.仿真实验表明利用局部声望可以有效调节节点职能,使系统计算和通信得到合理的分配.     

基于遗传算法的无线传感器网络覆盖控制优化策略

针对节点高密度部署的无线传感器网络中优化工作节点集的选取问题,提出了一种基于遗传算法的覆盖控制优化策略：设计了密度检测机制优化初始种群,保证种群质量;采用精英操作,提高优化速度;引入禁忌思想,设计了两种禁忌操作,实现局部有效搜索,优化全局搜索。仿真实验及分析表明,该策略快速有效地实现了工作节点数目少、节点集覆盖率高的工作节点集的优化选取,在获得较高覆盖质量的条件下休眠了更多的冗余节点,可有效地降低能耗,延长网络生存时间。     

多反舰导弹攻击多目标协同航路规划

为解决多反舰导弹的协同航路规划问题,建立了基于空间和时间协同的航路规划模型,并设计了航路可行节点动态开辟算法和协进化多子群蚁群算法。节点开辟算法在任务空间建立搜索树的同时滤除不可行节点,缩小了航路优化搜索范围;多子群蚁群算法结合协进化的基本思想,通过引入蚂蚁子群间的协同进化策略,并对蚁群算法状态转移规则、信息素更新机制进行设计,进而并行搜索多导弹最优协同航路集合。仿真结果表明,本文方法能够为多反舰导弹构建优化的协同飞行航路,不但适用于导弹发射前的预先规划,而且适用于航路分段的局部实时重规划。     

航空集群协同反隐身构型与机动策略

针对航空集群独立反隐身的任务需求,提出使用集群任一成员机载雷达作为发射阵元,群内其他成员机载雷达作为接收阵元,构建多部双基雷达,利用雷达收、发分置带来的空间分集优势,在隐身目标不同方位探测其散射的电磁波,形成反隐身能力。研究了接收节点在不同距离和方位配置时形成的反隐身探测空域;针对机载雷达扫描角限制造成的前向空间探测盲区,提出了3种集群飞行器机动策略。仿真结果表明,航空集群各节点均能够形成一定的反隐身探测能力,不同集群构型能够适应不同威胁等级的反隐身任务需求;发射节点通过S形机动能够达成良好的雷达补盲效果。     

基于速度障碍法的飞行冲突网络建模与分析

由于依据航空器相对位置关系构建的复杂网络模型未考虑速度、航向等信息, 对航空器之间的冲突和空中交通的复杂情况反映能力有限。为解决这一问题, 使用速度障碍模型优化飞行状态网络中航空器节点之间的连边和权重, 在考虑航空器位置临近的同时, 关注航空器的航向与速度状态, 使网络能够反映出更多空域系统的内禀属性。通过程序仿真和长水机场雷达数据进行验证, 结果表明，该模型相较于飞行状态网络能够更加准确地反映航空器之间的冲突关系和空域的复杂信息, 减少飞行冲突的虚警数量, 提升网络的信息价值。     

双基地MIMO雷达多目标高精度跟踪算法

针对双基地多输入多输出(multiple input multiple-output,MIMO)雷达自适应非对称联合对角化(adaptive-asymmetric joint diagonalization,AAJD)跟踪算法在低信噪比时失效的问题,提出一种双基地MIMO雷达高精度跟踪算法。首先,针对低信噪比时AAJD算法信号子空间扩展问题,利用主成分顺序估计原理求出特征值,根据特征值的大小对导向矢量进行排序,得到更加精确的信号子空间。其次,根据跟踪状态的不同,将多目标分类(multiple signal classification,MUSIC)算法分为两步:第一步全空域大步长扫描,对应跟踪非稳定状态;第二步小空域小步长扫描,对应跟踪稳定状态,空域范围由上一时刻估计角度和运动速度确定,并将峰值搜索过程变为取最大值操作,降低了计算量。算法解决了低信噪比时信号子空间扩展问题,提高了跟踪性能,且采用了性能更高的MUSIC算法,并对其进行改进,降低了计算量。仿真结果证明了算法的有效性。     

基于模糊小波聚类混合的多目标覆盖质量评估方法

面向双层无线传感器网络覆盖质量评估,设计出基于模糊小波聚类混合的多目标覆盖质量评估方法。建立网络单元概念和双层网络模型,在各汇聚节点开展各子目标预处理。集中建立二次预警机制:设计基于模糊小波神经网络的分析融合子系统,实现一次预警,选出显著低效覆盖单元;构建决策输出子系统,设计基于k均值聚类算法的多等级网络单元评价体系,实现二次预警,并呈现全部低效覆盖单元。实验表明,该方法从覆盖面积、能耗均衡、传输便利等方面综合评估,能够精确判定低效覆盖单元,有助于及时重部署,维护网络健康运行。     

小型无人机协同覆盖侦察路径规划

针对多架小型无人机对含有障碍的区域覆盖侦察最佳路径规划问题,首先用方形单元格将待侦察区域离散化,利用基于初始位置的划分方法划分出与无人机对应的子区域,把问题转化为单无人机优化问题以降低计算复杂度;然后在最小生成树的基础上提出节点交换法,对各子区域的形状和最小生成树进行调整优化;最后依据优化后的最小生成树为每个子区域构建侦察路径。仿真验证了该方法产生的规划路径能够完全覆盖指定区域且无重叠,路径长度和转弯数最小。     

基于二维自由空间蚁群算法的反舰导弹航路规划仿真

提出了一种基于自由空间蚁群算法的反舰导弹航路规划方法,并对算法进行了仿真.对基本蚁群算法的研究往往是基于旅行商问题(TSP)进行的,不适合反舰导弹航路规划使用,通过使用动态开辟路径节点的方法,解决了这一问题,同时也为将蚁群算法应用到其它自由空间规划问题提供了思路.通过程序仿真得到了较好的结果,证明了该算法的可行性.     

无线传感器网络节点随机调度算法研究

针对已有的无线传感器网络节点随机调度算法存在的问题,即由于节点是利用产生随机数的方法加入到不同的工作子集,从而导致初始子集中节点分布不均,在概率感知模型下提出了一种基于节点平均度的随机调度算法。该算法利用邻居节点之间的信息传输,使得每个节点的邻居节点尽量均匀分散在不同的子集中。通过随机概率理论分析了概率感知模型下网络覆盖度与节点数之间的关系,解决了新算法的节点配置问题。仿真实验证明了新算法的有效性及分析的正确性。     

航路流量间隔限制及排序策略一体化决策模型及算法

基于流量间隔限制策略和航路排序策略之间的关联性建立了两种策略一体化决策的二层双目标规划模型.模型将间隔限制值作为上 层规划的决策变量,将排序相关变量作为下层规划的决策变量,在上层规划中同时考虑下级的目标函数.对模型设计了基于NSGA-II的多 目标遗传算法求解,采用了一个快速启发式算法求解下层规划的单目标问题.结合中南区域实际空域及流量数据对模型进行了验证, 并与当前实际运行中的按交通需求比率分配方法进行了比较.结果表明所建立的二层双目标规划模型能满足一体化决策的需求, 所采用的算法能求得多个Pareto近似最优前沿解以供决策选择.