WSN中节点通信半径与最小发送功率对网络连通性的影响分析

在无线传感器网络中,网络的连通性不仅是保障网络正常通信的基础,更是网络数据融合、定位、拓扑控制等技术实现的前提条件。合理部署网络节点可以有效提高传感器网络的覆盖范围,保证其他技术有效应用与实现。在室内复杂环境下,为确保部署的传感器节点更好地覆盖监控区域,本文提出一种通过设置节点通信半径和最小发送功率的方法来确保网络连通。并采用图例理论分析网络连通性,通过设置节点通信半径实现最大覆盖率;分析对数损耗模型并确定模型参数,在保证网络覆盖率的前提下设置节点最小发送功率。仿真结果表明,所提出的方法能够有效提高网络覆盖范围与网络连通性。     

基于Delaunay图的人工蜂群算法在WSN覆盖策略中的优化研究

传统的人工蜂群算法在应用于无线传感器网络覆盖时,虽然可以提高网络覆盖率,但是其后期收敛速度慢和早熟收敛等缺点,大量的消耗时间和能量,也无法确保网络覆盖质量.为提高混合无线传感器网络的覆盖效率,提出一种基于Delaunay图的人工蜂群算法控制移动节点的部署策略.通过固定节点形成的Delaunay图先找出覆盖漏洞,估算覆盖漏洞面积并计算出移动节点即引领蜂的数量和初始位置,通过评价覆盖漏洞面积的大小确定侦查蜂的局部搜索空间.通过对不同算法的仿真结果分析表明:D-ABC提高了网络覆盖率,进行了混合无线传感器网络覆盖策略的优化.     

基于表象式语义网络的图匹配算法

提出了一种在表象式语义网络中的查找方法,表象式语义网络问题的求解一般都是通过图匹配实现的,首先根据待求解的问题的要求构造一个带变量节点的语义网络,然后与计算机视觉系统中己存储的语义网络进行图匹配。当语义网络中的询问部分与系统中的语义网络图匹配后,则与询问部分匹配的事实就是问题的解。图匹配问题可以通过构造一个图的附属数据结构来完成,这个附属数据结构也称为相连图(association graph),对于两个图G=(V,A)以及G′=(V′,A′),构造相联图G″=(V″,A″),也就是说,V″是所有可能节点匹配对的集合,A″是所有相容节点匹配的集合。这相当于在相联图中寻求一个最大的基团(clique),其中基团定义为G″的完全连通的一个子图。最大基团满足其节点集合不是任何其他基团节点集的适当子集。     

三值量子遗传算法及其应用

面向智慧城市无线视频传感网络建设的需要,提出了一种三值量子遗传算法,用于求解网络优化覆盖中的节点部署问题。算法以二维离散网格模型描述监视区,用编码描述矩阵刻画监视区域,并采用七元组模型描述有向无线视频传感器。用三值量子遗传算法搜索解空间,通过合理设计染色体编码,优化三值量子旋转门参数,使得算法的运算速度快,收敛性好。引入理想覆盖率和理想加权覆盖率两个极限值,采用相对比较法评判算法优劣。仿真实验表明,算法获得的节点部署方案能很好逼近理想极限值。     

混合传感器网络在WSN栅栏覆盖的优化研究

在混合无线传感器网络覆盖研究中,移动传感器节点的再定位是栅栏覆盖中的一项重要研究.针对无移动能力的固定节点无法形成有效的栅栏覆盖网络、添加移动节点方法复杂、栅栏长度过长等缺点,为提高修复栅栏覆盖漏洞效率,提出一种由混合无线传感器网络部署的栅栏覆盖.首先通过固定节点形成的Voronoi图判断栅栏的覆盖漏洞,再利用改进的蚁群算法控制移动节点,根据delaunay三角网最短边的搜索策略进行部署,从而形成完整的1-栅栏覆盖.matlab软件仿真分析结果表明:在Delaunay-ACO(D-ACO)算法指导下,实现了移动传感器节点部署过程更简便,优化了混合传感器网络的1-栅栏覆盖策略,能够有效侦测入侵目标,获得更好的栅栏覆盖效果.     

一种改进的无线传感器网络三维K覆盖控制方法

针对三维无线传感器网络最坏情况覆盖问题,提出一种基于概率和网络最坏情况覆盖的三维传感器网络节点K覆盖方法,该方法先对三维待监测区域以网格划分,然后将前K(K为覆盖度)个传感器节点放置在网格点后,分别求取这K个节点的最大突破路径,在路径的公共点上依次放置传感器节点,直到每个网格点以预设的概率达到K覆盖为止.该方法能够减少网络资源.仿真表明,该方法与原基于概率的K覆盖方法比较,能用较少的节点满足相同的覆盖度.     

基于Voronoi盲区的三维无线传感器网络覆盖优化算法

针对三维空间内无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)的覆盖优化问题,提出了一种基于Voronoi盲区的三维无线传感器网络覆盖优化算法(blind-zone centroid-based scheme in three dimensional wireless sensor network area,BCBS-3D).BCBS-3D算法对随机部署的无线传感器进行Voronoi图划分,依据传感器对应的三维Voronoi多面体的覆盖情况构造盲区图,将三维Voronoi盲区重心为候选优化位置,最大化覆盖监测区域.仿真结果表明,在基于Voronoi图的情况下,BCBS-3D算法在覆盖率和平均移动距离方面具有优势.     

抗分割的移动传感器网络自部署算法

为了解决稀疏网络环境下传统虚拟力算法在部署节点过程中出现的网络分割、覆盖漏洞以及
无法对检测区域进行重点监测的问题,提出了抗分割的移动传感器网络自部署算法. 通过构
建节点间的虚拟斥力、节点的运动方程以及监测空间中的虚拟引力场,使网络具备了重点覆
盖、自修复、抗分割能力. 模拟实验表明,该部署方法进一步增强了移动传感器网络的覆盖
性能.     

带状传感器网络节点分布式自部署算法DSDA-VC设计

带状传感器网络的发展源于无线传感器网络的发展,从广义上来说是一类特殊形态的传感器网络,在许多重要领域均具有极其广泛的应用需求和前景.针对带状网区域内节点的有效覆盖问题,对节点的覆盖进行了定量的数学建模分析,设计了基于Voronoi细胞单元的节点分布式自部署算法DSDA-VC.该算法可以有效提高带状网节点的部署覆盖度,经仿真验证,对于较高密度覆盖的带状网络,覆盖率可提高10%以上.基于该研究成果,完成了在某山区的带状网的设计和实际测试验证工作.     

无线传感器网络一维区域随机覆盖研究

研究了一维区域上的无线传感器网络覆盖问题,首先提出了一维区域上的传感器节点随机覆盖模型并给出了节点覆盖概率计算公式;其次研究了一维区域上的传感器节点发射半径的确定方法,理论证明了传感器节点发射半径应大于或等于2倍感知半径;最后讨论了一维区域覆盖数计算方法.仿真实验表明节点感知半径是影响节点覆盖率和覆盖数的主要参数.论文的研究结果可作为一维区域上传感器网络设计的技术参考.     

Node scattering manipulation based on trajectory model in wireless sensor network

To deploy sensor nodes over the area of interest, a scheme, named node scattering manipulation, was proposed. It adopted the following method: during node scattering, the initial states of every node, including the velocity and direction, were manipulated so that it would land in a region with a certain probability; every sensor was relocated in order to improve the coverage and connectivity. Simultaneously, to easily analyze the process of scattering sensors, a trajectory model was also proposed. Integrating node scattering manipulation with trajectory model, the node deployment in wireless sensor network was thoroughly renovated, that is, this scheme can scatter sensors. In practice, the scheme was operable compared with the previous achievements. The simulation results demonstrate the superiority and feasibility of the scheme, and also show that the energy consumption for sensors relocation is reduced.     

一种面向微网监测的传感器协作覆盖算法

提出一种微网中的传感器协作覆盖算法。该算法在不同的时间片周期通过连通的协作覆盖集的构造和调度两个步骤实现整个传感器网络节点能源的高效利用,延长传感器网络的生命周期。仿真实验表明,提出的协作覆盖算法能够以较高的效率明显地延长传感器网络的生命周期。     

空天地一体化融合组网的挑战与关键技术

面向全域一致通信体验的需求,协同天基、空基、地基网络,能够消除通信盲区、加强广域互联的空天地一体化融合组网是未来通信重要的发展方向之一。然而,现阶段的空天地一体化融合组网只在一些特殊场景中取得了初步的应用,距离消除通信盲区、广域万物智联的愿景仍然存在诸多挑战。首先,文中概述了未来的空天地一体化融合组网架构;然后,分别从硬件、协议、节点部署和服务保障的角度分析了融合组网过程中面临的四大挑战,包括基于专用硬件的网元节点带来的融合组网功能升级困难、现有卫星通信协议标准性能低、三维广域空间带来的活动基站选址困难以及多样化业务难以进行差异化保障等问题。针对上述挑战,分别介绍了面向卫星的轻量级虚拟化技术、基于5G技术的卫星通信系统、水平与垂直面解耦的的活动基站选址和端到端的空天地一体化网络切片4个解决方案,为空天地一体化融合组网的发展提供参考。     

一种新的无线传感器网络传感器放置模型

传感器放置是传感器网络研究的核心问题之一。本文在Dhillon S.S.的模型化传感器节点、障碍物和优先覆盖方法基础上,提出了一种新的高效覆盖传感器放置模型及整体局部覆盖算法。该模型着重考虑传感器探测范围的局限性,给出传感器探测角度和探测距离模型,修改了现有算法的初始化过程。理论分析和仿真试验充分验证了该模型的可行性和优良的覆盖性能。     

Design and performance analysis of wireless sensor network location node system for underground mine

Aiming at the application of a wireless sensor network to locating miners in underground mine, we design a wireless sensor network location node system, considering the communication performance and the intrinsic safety. The location node sys-tem consists of a mobile node, several fixed nodes, and a sink node, all of whose circuits were designed based on CC2430. A varis-tor and a RC circuit were used in the reset circuit of a sensor node to guarantee the intrinsic safety by reducing discharge energy, the theoretical analysis of the discharge energy shows that the reset circuit is an intrinsic safety one. The analysis and simulation about the performance of the location node system are discussed, such as network communication delay and packet loss rate, the results show that the highest network communication delay of the system is about 0.11 seconds, and the highest packet loss rate is about 0.13, which assures the location node system has a high reliability, and can locate miners in the underground mine,     

大规模WSN协同检测的节点临界密度

以移动目标的协同检测概率为网络覆盖的评价指标，提出了一种面向移动目标协同检测的大规模无线传感器网络（WSN）在二维平面上随机撒播节点归一化密度和检测概率三角形分析模型（TAM），采用归一化和二项式随机分布分析方法,得到了协同节点数为3、目标归一化路径长度小于1时最坏情况的节点归一化临界密度（NNCDT）上限；并分析了节点归一化密度对网络协同检测性能的影响。根据仿真结果分析了目标移动速度和传感器的检测时间和判决门限对NNCDT影响规律，结果表明TAM的NNCDT可以较为准确地被协同检测概率和归一化路径长度所确定，可为节点实际部署提供参考。     

机会传感网络移动节点连通度的影响因素

针对机会传感网络基于节点移动实现网络通信的特点,考虑到影响移动节点连通度的因素,提出了机会传感网络的移动节点连通度模型,实现了对移动节点连通度的刻画.在区域划分的机会传感网络中,分析了移动节点时间序列特征因子,得到与特征因子相关的影响移动节点连通度的因素.利用一元回归得到影响因素与时延的关系,通过回归组合分析得到移动节点的连通度模型.仿真结果表明,该模型能够反映机会传感网络移动节点的连通度.     

辅助定位信标节点的移动路径规划算法研究

为快速实现监控区域内所有传感节点的定位,利用辅助定位信标节点的移动,提出无线传感网中辅助定位信标节点的移动路径规划算法（MPPA）。在MPPA算法中,考虑由多个六边形网格组成的监控区域,分析sink节点的移动特点,考虑其移动路径中停留位置只是六边形网格的顶点和中心,不在同一位置停留,相邻3个停留位置不共线以及每一个网格至少被3个以上不同停留位置覆盖等约束条件,提出信标节点的移动路径约束和传感节点定位约束,并建立其移动路径规划模型。根据邻居停留位置的信息素浓度决定下一个停留位置,根据蚂蚁选择的路径释放和挥发信息素。经过蚁群算法的多次迭代,可获知能覆盖所有网格的信标节点最优移动路径。信标节点沿着该路径移动时,传感节点可获知信标节点的不同位置信息,收集通信时的RSSI值,采用Kalman滤波算法降低通信噪声,采用最大似然估计算法计算自身位置坐标。仿真结果表明：MPPA算法可根据网格中心和顶点的位置,收敛于移动距离最短且能实现监控区域任何位置上传感节点定位的最优移动路径。MPPA算法降低了信标节点的移动路径长度和停留位置个数,降低了网络启动后所有传感节点获知自身位置所需要的时间,并将传感节点平均定位误差保持在较低的水平。在一定的条件下,MPPA算法比SCAN、DOUBLE_SCAN、HILBERT、CIRCLES和ZSCAN算法更优。     

基于瑞利信道的无线传感网随机k覆盖问题

针对描述密集传感器网络k覆盖问题感知模型的不足,结合传感器节点空间分布的泊松点特征及信道传输特性,采用积分几何集合相交的方法,提出了一种基于瑞利信道的传感器网络节点覆盖测度模型,并推导了网络k覆盖概率及达到k覆盖所需的节点密度. 通过仿真实验分析了信道参数对k覆盖概率的影响,验证了测度模型的正确性.