无线传感器网络栅栏覆盖改进

栅栏覆盖是无线传感器网络中的研究热点,鉴于移动节点的高昂造价以及在移动过程中的巨大能耗,针对高效节能的修复栅栏漏洞问题进行研究.建立静止节点的权重图,并利用迪杰斯特拉算法(Dijkstra)寻找所需最少数目的移动节点和构建栅栏覆盖的最短路径.根据构建栅栏覆盖的最短路径和基于路径上的每个栅栏漏洞所需的最少移动节点,将栅栏漏洞划分为简单情况和一般情况,借助于最大权匹配算法(Kuhn-Munkres)求解移动节点的最短移动距离.仿真实验表明,所提出算法明显减少了移动节点的移动距离,实现了栅栏覆盖.     

一种高效强K—栅栏覆盖构建算法

K－栅栏覆盖是无线传感器网络覆盖控制的研究热点之一。本文构建了强栅栏覆盖模型,提出了分区强K－栅栏覆盖构建算法PMNSB,用最少的节点形成强栅栏。首先把监控区域分成多个子区域,通过匈牙利算法选用移动距离之和最少的网格集合为基准1－栅栏覆盖,缺少移动节点的子区域,选择附近区域的剩余移动节点修补形成1－栅栏覆盖。水平相邻的两个子区域之间构建竖直栅栏,这些1－栅栏合起来构成强K－栅栏覆盖。仿真结果证明了该方法的有效性,本文的研究对提升无线传感器网络的性能具有重要的理论与实际意义。     

异构WSNs中节点稳定匹配的覆盖空洞修复优化算法

针对异构无线传感器网络中初始节点随机部署或节点失效产生覆盖盲区的问题,提出一种节点稳定匹配的覆盖空洞修复优化算法(ROA-NSM)。首先,对静态节点进行Voronoi多边形划分确定节点覆盖盲区,通过Delaunay三角形计算虚拟修复节点位置;其次,基于距离和能量阈值函数计算节点优先级,建立虚拟修复节点与移动节点的稳定匹配关系;最后,通过移动节点位置的移动,实现覆盖空洞修复的优化。仿真实验表明,优化算法使每个虚拟修复节点有最优的移动节点匹配,通过与已有相关覆盖空洞修复算法比较,ROA-NSM优化算法收敛速度加快,匹配次数和节点移动距离减少,覆盖率提高。     

基于移动无线传感器节点的栅栏覆盖研究

栅栏覆盖可用于入侵检测。研究具有有限移动能力的无线传感器节点在狭长区域中的栅栏覆盖问题。首先将狭长区域划分成网格,然后将移动节点和基准栅栏上的网格中心点构成二部图。基于二部图理论对1-栅栏覆盖问题进行数学描述,提出基于拍卖算法的1-栅栏覆盖算法(A1-BCA),并与基于匈牙利算法的栅栏覆盖算法进行性能比较。仿真结果表明A1-BCA算法在传感器节点较多时,优化性能好于匈牙利算法。     

移动传感器k栅栏覆盖研究

在随机部署的无线静态传感器网络中,为保证监控区域的栅栏覆盖而需要大量的节点,从而导致节点之间覆盖区域相互重叠,产生覆盖冗余。通过利用移动传感器节点重部署的能力,可以使用少量的节点保证监控区域的栅栏覆盖。针对1栅栏覆盖问题,提出了基于集中式再部署算法CBarrier的改进算法MCBarrier。通过将监控区域划分为若干片段区域,分别进行栅栏覆盖,并设计基于分治算法的k栅栏覆盖构建算法kMCBarrier。实验表明:MCBarrier算法与kMCBarrier算法能量高效的实现栅栏覆盖,且kMCBarrie算法具有良好的扩展性。     

一种传感器网络移动栅栏部署算法

栅栏覆盖是传感器网络研究中的热点问题,现有有关栅栏覆盖研究大多针对静态兴趣区域的栅栏覆盖,而对于实际应用中如海洋污染、森林火灾、部队行军等的栅栏覆盖应用不适用;该文主要针对动态对象研究移动传感器网络的有效栅栏覆盖;抽象了问题模型并提出了栅栏覆盖评价指标,然后结合凸优化理论提出了一种分布式的移动栅栏覆盖算法;通过3个不同场景分别测试了算法在400*600m的区域中随机部署有50个移动传感器节点对于不同动态对象构建一条封闭栅栏带所花费的时间以及栅栏带动态形成时的移动距离;测试结果算法能够快速有效实现动态区域的栅栏覆盖。     

一种水面WSN弱栅栏覆盖方法研究

无线传感器网络栅栏覆盖在水面与陆地场景中存在较大差别,在水面覆盖栅栏需要考虑节点受外界因素影响导致位置漂移等问题。目前大量的研究都是针对陆地应用场景而很少研究水面栅栏覆盖,因此提出一种水面WSN弱栅栏覆盖方法（A method of WSN weak barrier covering for water surface WBWS）,由于在部署传感器节点时已经形成一些子栅栏段,因此首先在部署区域中搜索已经形成的子栅栏,然后利用匈牙利算法派遣可移动节点拼接子栅栏完成弱栅栏的构建,且保证该过程中移动节点移动距离之和最小,最后研究了水面栅栏的维护问题。实验结果表明该方法能够有效的构建弱栅栏且能耗较低。     

移动无线传感器网络k-栅栏覆盖构建算法

研究了节点无移动能力的静态传感器网络中的栅栏覆盖问题.考虑在传感器节点具有有限移动能力时,如何构建k-栅栏覆盖的问题:首先定义了1-栅栏覆盖最小移动距离和问题(1-barrier coverage min-sum of moving distance,简称1-BCMS).在网格划分模型情况下,将1-BCMS问题近似为1-网格栅栏最小移动距离和问题(1-grid barrier min-sum of moving distance,简称1-GBMS).给出了1-GBMS问题的整数线性规划描述,证明了其是NP-hard的;然后提出了1-GBMS问题的近似算法——CBGB(constructing baseline grid barrier)算法,能量高效地构建1-栅栏覆盖.仿真实验结果表明,CBGB算法的求解结果与最优解接近.最后,提出了一种基于分治策略的k-栅栏覆盖构建算法.该算法极大地降低了通信和计算开销.仿真实验验证了该算法的有效性和可扩展性.     

一种基于最优匹配的低能耗栅栏修复方法

无线传感器栅栏覆盖通常被应用于室外环境,用来监测特定区域。由于传感器自身原因或外界环境影响,栅栏覆盖易被破坏,高效且低能耗的栅栏修复算法尤为重要。本文提出了一种基于最优匹配的低能耗栅栏修复方法(Low-Power Barrier Coverage Repair Method Based on Optimal Match,BCR-OM),该方法首先遍历栅栏搜索栅栏间隙;然后计算完整修复栅栏间隙时,所需要的可移动传感器节点的最小数量;随后利用传感器节点构建栅栏间隙修复路径;最后利用Hungarian算法得出节点的最佳派遣方案,将节点派遣至对应位置,完成栅栏间隙修复。通过仿真实验验证,当栅栏间隙长度为300 m时,本文方法修复栅栏消耗的能量仅为Optimal算法消耗能量的57%,且栅栏修复率比Optimal算法高出近8%,减少能耗的同时有效提高了栅栏修复率。     

无线视频传感网络k-栅栏实时覆盖算法

在多目标入侵的场景下,由于入侵时间的不确定性,传统栅栏覆盖方法中有些传感节点并未覆盖目标却一直保持工作状态,造成额外能量损耗的同时降低了覆盖效果.针对该问题,提出了实时旋转传感节点实现k栅栏覆盖的算法(VSRA:Vi?sual Sensors Rotating Algorithm),将整个监测区域划分为不同分区,在有入侵的分区,实时将传感节点向权值较大的感知方向旋转从而在满足一定k栅栏覆盖要求的同时达到提高节点利用率的目的.仿真结果表明,VSRA能提高覆盖性能,延长网络生存周期.     

一种分区的全向传感器栅栏覆盖构建算法

栅栏覆盖是传感器网络覆盖控制的研究热点之一.提出一种全向传感器栅栏分区构建算法(FCOIS).算法中节点采取全向传感器感知模型,依照节点初始分布状态划分子区域,使每个子区域内节点个数尽量相等,并根据每个子区域内节点的分布情况确定栅栏的形成区间.在每个子区域内,依照从左至右的顺序构建栅栏,当各子区域的栅栏构建完毕后,采用贪婪算法对相邻子区域间栅栏的空隙进行填充.仿真结果证明该算法能够以较低的总能耗、平均能耗构建栅栏,显著节省了节点的使用数量与通信开销.     

WSN巡逻式强栅栏调度算法研究

无线传感器网络栅栏覆盖研究已取得丰厚成果.提出一种巡逻式栅栏调度算法,该算法将栅栏均匀分为若干子栅栏,依次轮流激活子栅栏,激活的子栅栏工作一段时间后进入休眠状态,然后下一条子栅栏由休眠进入激活状态.因此子栅栏的轮流激活形成了栅栏的巡逻状态,当入侵者穿越栅栏时有很大概率会被巡逻子栅栏检测到.在确保栅栏检测率的情况下使得栅栏的生存时间得到大幅度延长.文中计算了在理论情况下的栅栏检测率,最后通过实验验证了该算法的准确性和可靠性.     

基于ALOHA分区的多周期防碰撞搜索算法

在射频识别系统中,标签用于传递信息,在阅读器有效作用范围内,多个标签同时响应从而发生碰撞的情况不可避免,标签发生碰撞会降低系统的识别效率。为了提高系统的标签识别效率,本文在已有防碰撞算法的基础上提出一种基于ALOHA分区的多周期防碰撞搜索算法。该算法首先根据待识别标签数目划分相应时隙帧长,然后在发生碰撞的时隙内利用多周期防碰撞搜索算法识别标签,能够有效降低碰撞发生概率,提高标签识别效率。该算法可应用到数量庞大的标签识别系统中,对这类系统具有一定优势。理论分析与实验结果表明：该算法能够有效减少算法时隙数,提高系统的标签识别效率。     

基于Voronoi图的无线传感器网络栅栏覆盖算法设计

针对无线传感器网络中栅栏构建的问题,提出了一种基于监测区域Voronoi图划分的无线节点栅栏构建算法。仿真结果显示,网络中无线节点部署地越多,栅栏形成的可能性和组建栅栏的节点平均数量也会随之增加。该算法能够在无线传感器网络节点覆盖密度较低且不均,已经形成了少量栅栏空洞的情况下快速实现监测区域的栅栏覆盖,但空洞修复还需要进一步研究。     

异构资源环境下Hadoop节点能力自适应调度算法

为了解决当前Hadoop集群在异构资源环境下固有的调度分配方法的不足,提出了一种基于节点能力的自适应调度算法NCAS（node capacity adaptive scheduling）。首先,NCAS算法根据节点性能、任务特征计算得到调度因子;然后,由调度因子确定各节点应分得的数据量与任务槽数;最后,将数据和任务多分给快节点同时少分给慢节点。实验结果表明,与传统的调度算法相比,NCAS算法大幅度减少了备份任务的启动数量,明显减少了作业完成时间,提升了任务执行效率。     

气味标记法优化免疫算法的覆盖策略

覆盖问题一直是无线多媒体传感器网络研究的重点领域。为了能够达到对目标区域有效覆盖的同时,减少网络能耗,延长网络寿命的目的,提出了一种气味标记法优化的免疫算法SMOIA（Scent Marking Optimization Immune Algorithm）。该方法利用改进的气味标记算法,在被覆盖区域设置必要的气味标记点,在这些点设置传感器节点能够有效提高对目标区域的覆盖率,减少冗余节点数量;使用免疫算法来避免一般算法容易陷入局部最优的问题。仿真实验表明,该算法能够有效提高网络覆盖率,减少网络中传感器节点数量,延长了网络寿命,并且收敛迅速。     

一种WSN栅栏间隙修复优化方法

无线传感器网络栅栏覆盖对目标穿越保护区域时进行有效监测,如果栅栏出现间隙可能会使监测失效,因而需要及时修复。现有的栅栏间隙修复方法存在可移动节点的总移动距离长导致代价高的问题。本文提出一种WSN栅栏间隙修复优化方法,将实际节点拓扑图转化为可移动节点数量需求拓扑图,利用KSP算法计算修复栅栏间隙需要的最少可移动节点数量,采用匈牙利算法派遣可移动节点,并对修复路径进行优化,使可移动节点修复栅栏间隙的移动距离总和最短。仿真实验结果表明该方法能够花费较小代价完成栅栏间隙的修复工作。