一种水下无线传感器网络的连通性覆盖算法

研究了水下无线传感器网络随机布放条件下的连通性覆盖问题.针对节点通信半径小于2倍的感知半径时,不能达到连通性要求的问题,给出一种连通性最差情况下(通信半径等于感知半径),连通性覆盖算法唤醒机制.唤醒机制中,充分考虑能量以及节点之间的距离信息来选择进入工作状态的最佳节点,使得网络在满足覆盖性要求的基础上,保证了节点之间的连通性要求.最后通过仿真分析,验证方法有效性.     

无线传感器网络连通性研究

为优化无线传感器网络的配置参数,减少网络拓扑结构变化次数,需对其组网算法和连通性问题进行研究。从概率论角度出发研究了网络参数之间的关系,在分析了节点连通度概率分布模型后,推导出了节点通信半径、节点个数、监测区域、连通度之间的关系,并在此基础上给出了一种连通性好且节能的无线传感器网络组网算法。通过仿真实验对算法进行验证,实验结果表明使用该方法组建的无线传感器网络连通性好,有很好的应用前景。     

基于连通性的无线传感器网络覆盖优化算法

针对无线传感器网络(WSNs)的覆盖优化和连通性问题,提出了一种基于连通性的WSNs覆盖优化算法(CC-BCBS).在二维监测区域内,CC-BCBS以传感器节点间的通信半径作为限制条件,只对连通的传感器节点进行Voronoi图划分,根据节点对应泰森多边形的覆盖情况构造盲区图,将盲区重心作为候选优化位置,使节点尽可能最大化覆盖监测区域.节点通信半径影响着区域覆盖的冗余度,故针对划分时可能出现的3种不同连通情况,给出了相应措施.仿真结果表明:CC-BCBS在覆盖率,分布均匀性,平均连通个数与连通率方面相比BCBS等算法有明显优势.     

无线传感器网络的连通性问题研究

无线传感器网络的初始配置最优可以减少传感器网络的拓扑变化和降低网络重置的能量消耗.对初始均匀随机分布的无线传感器网络的连通性进行了研究.运用覆盖理论给出了传感器节点的连通度概率分布模型,并在此模型基础上推导出传感器节点的通信半径与期望连通度概率最大之间的关系.仿真结果表明了结论的正确性.     

无线传感器网络一维区域的覆盖研究*

无线传感器网络覆盖问题的研究应综合考虑感知覆盖、通信覆盖和连通覆盖三个方面,建立适合不同监测空间的节点覆盖模型。讨论了无线传感器网络一维区域的覆盖问题,对无线传感器网络中一维直线区域出现的问题进行分析,讨论了均匀分布情况下的节点覆盖概率和覆盖数的计算方法,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因素。     

无线传感器网络中基于Voronoi图的覆盖和连通综合配置协议

着重研究无线传感器网络随机部署下的覆盖和连通问题的解决方案,尤其是当无线传感器节点的通信半径Rc与感应半径Rs之比小于2时的解决方案.本文提出了无线传感器网络中一个基于Voronoi图的覆盖和连通的综合配置协议(VIP).该协议采用了一种分布式节点冗余判断算法以判断无线传感器网络中节点的冗余性,并让节点据此来对自身进行相应的职能调度.该协议能够在Rc/Rs为任意值时保证网络的覆盖和连通性能.本文还将该协议进行了推广,使得该协议能够满足覆盖度和连通度动态变化的要求,保证网络的k-度覆盖和k-度连通.     

求解无线传感器网络定位问题的线性规划算法

传感器节点的定位问题是无线传感器网络中的基础性问题之一.提出了一种线性规划算法用于求解无线传感器网络定位问题.该算法利用RSSI值和经验的无线信号传播模型推导出所有可通信节点间距离的相对关系,利用节点的通信半径估算出可通信节点间的距离,并以此为约束条件利用矩形近似圆形,将二次约束的规划问题转化为线性规划问题;求解该线性规划问题便可得未知节点坐标.通过仿真实验,证明了当锚节点分布在网络边缘时该算法能得到较好的定位效果,分析了锚节点分布、锚节点个数、网络连通度等实验参数对定位结果的影响.相比凸规划定位算法,该算法大大降低了求解规划问题的次数,且在相同的实验条件下定位误差更小.     

基于多Sink节点的煤矿巷道无线传感器网络路由协议

针对传统的单Sink节点无线传感器网络应用于煤矿安全监控系统中时,远离巷道口的传感器节点无法及时、准确地将巷道深处的监测数据传输到巷道口Sink节点的问题,提出一种适用于长带状结构煤矿巷道的基于多Sink节点的无线传感器网络路由协议。该协议引入多Sink节点的无线传感器网络结构和非均匀成簇的思想,采用基于多Sink节点的功率控制算法和非均匀成簇算法,对各个Sink节点的最优通信半径、发射功率、簇首的选择和非均匀竞争半径的计算进行优化。仿真结果表明,该路由协议在连通度、延时和网络生存期上具有优势,可有效降低无线传感器网络整体能耗,延长网络生存期。     

基于功率控制的成簇优化算法

在无线传感器网络中,高效、节能的自组织成簇算法,有助于拓扑结构控制与优化,有助于提高传感器网络的服务质量,延长整个网络的生命周期.针对成簇算法中没有考虑工作节点的功率控制问题,本文从理论上对节点覆盖、连通与有效通信半径之间的关系进行分析,提出一种节点有效通信半径的计算方法,应用于传统的成簇算法进行优化,并通过仿真计算对优化算法进行了性能分析.仿真结果表明,优化算法的网络覆盖度、网络生存期及节点失效等方面都有明显提高.     

基于渗流理论的三维无线传感网络的渗流密度与覆盖节点密度研究

为保证无线传感器网络的覆盖与连通,探索通信半径和感知半径的比值对三维无线传感网络覆盖与连通的影响,基于渗流理论,得到三维无线传感器网络中协作传输路径的重叠体积函数。考虑到通信半径和感知半径的比值与重叠体积函数的关系,得到重叠体积函数与通信半径和感知半径的比值对三维无线传感器网络渗流密度的影响。在此基础上,当通信半径和感知半径相等时,将得到的渗流密度与覆盖的节点密度结合,得到指定的覆盖率与覆盖的节点密度的关系。仿真实验证明,在三维无线传感器网络中,重叠体积与渗流密度成正比;通信半径和感知半径的比值与渗流密度成反比;随着指定的覆盖率的增加,所得到的覆盖的节点密度也随着增加。     

无线传感器网络TBCCA树形分簇算法

针对当前无线传感器网络分簇和拓扑控制算法中存在的问题,例如能耗过大、负载不均、计算复杂性高和存在额外开销等,提出了一种新型的TBCCA(tree-based clustering construction algorithm)分簇算法.该算法基于正三角形簇树结构,并利用RSSI(received signal strength indicator)值控制簇半径,从而产生3类集合--Near集、Common集和Medium集,及其相应的选择策略.其后,根据树的度数和结构,设计了簇树的建立算法.性能分析和实验仿真表明,相对于现有的几种算法,例如TopDisc和DLMST等,TBCCA算法具有较低的计算复杂性;与Leach协议和HEED协议相比,该算法能在保证较高连通性与覆盖率的同时,有效节约能量,均衡负载,延长网络的生命周期.     

基于矩形分区覆盖的节点确定部署策略

针对井下无线传感器网络k（k=2）重覆盖问题,提出一种基于矩形分区覆盖的节点确定部署策略。采用矩形分区覆盖部署方式,在只给出网络规模和节点感应半径的条件下,求出网络所需最少节点个数和节点间距。理论分析和仿真实验表明,该策略不仅能够满足井下无线传感器网络的覆盖度要求,而且比等腰三角形分区覆盖部署和线形部署节省约7%的节点数目,网络平均路由跳数约为等腰三角形部署和线形部署的1/2。     

无线传感器网络拓扑连通性与稀疏性研究

连通性与稀疏性是无线传感器网络的重要拓扑属性,针对良好的网络拓扑既要保证连通又要适当降低连边密度的问题,首先分析了网络连通概率的相变特性,发现存在临界传输半径,在此临界值周围网络连通概率会发生0-1相变.其次,在网络以较小的传输半径保持连通的情况下,以度和介数作为衡量节点重要性的指标,提出了稀疏网络拓扑优化算法,通过适...     

Stability and phase speed for various finite element formulations of the advection equation

This paper analyzes the stability and accuracy of various finite element approximations to the linearized two-dimensional advection equation. Four triangular elements with linear basis functions are included along with a rectangular element with bilinear basis functions. In addition, second-and fourth-order finite difference schemes are examined for comparison. Time is discretized with the leapfrog method. The criss-cross triangle formulation is found to be unstable. The best schemes are the isosceles triangles with linear functions and the rectangles with bilinear basis functions.     

基于正三角形区域划分的传感器网络覆盖与连通

在自组织传感器网络中,覆盖和连通是评价传感器网络性能的两个重要指标,而且这两个指标本身有着内在的关系,在一个不可靠的传感器网络中,这两者和传感器的失效概率密切相关.提出了一种传感器网络模型,并在此基础上提出了一种新颖的对ROI的正三角形区域划分方法.根据这种划分,得出了传感器的覆盖和连通概率与节点感知半径、发射半径、失效概率及节点数量之间的关系,对传感器网络的构建具有指导意义.     

矩形截面矿井巷道三维WSN覆盖机理

无线传感器节点在矿井巷道内壁上多采用径向直线型和径向V字型部署。针对矩形截面矿井巷道的无线传感器节点如何在三维空间实现单重无缝覆盖的问题,通过分析巷道几何尺寸,推导出其节点在两种部署类型中的最小感知半径;进一步推导出其节点覆盖密度与节点感知半径、巷道高度、巷道宽度之间的函数关系,比较两种部署类型节点覆盖密度,为现实运用选择节点部署方式提供有力依据。仿真实验验证了推导结果的正确性。利用推导的结论结合矿井的几何尺寸,可直接计算出节点必须满足的最小感知半径、部署方法、部署位置和覆盖密度,从而提高节点覆盖的有效性,减少工程成本支出。     

矿井巷道WSNs等腰三角形节点覆盖模型

根据矿井巷道空间为线性空间,而已有的正多边形节点覆盖模型会受到巷道宽度的限制,导致节点部署冗余度过高和成本昂贵的缺点,提出了矿井巷道无线传感器网络(WSNs)等腰三角形节点覆盖模型。在一次、二次以及三次覆盖下,得到了相邻节点之间距离与覆盖度的关系。实验表明:正方形与正六边形覆盖模型的节点冗余度分别为77.78%,89.7%,而等腰三角形三次覆盖模型则为40.03%。等腰三角形节点覆盖模型降低了节点的覆盖冗余,且更加适用于矿井巷道。     

基于三角形斯坦纳树的分区连通性恢复算法

无线传感器网络中的节点由于自身能量的消耗,及外部因素影响会导致节点出现大规模的失效,从而把无线传感器网络分割成几个独立的不能相互通信的分区。为恢复网络,重建分区之间的通信链路,提出基于三角形斯坦纳树连通恢复算法。该算法首先利用传统算法实现分区连通,然后通过构建三角形斯坦纳树以减少部署的中继节点数量。与现有的一些算法相比,该方法形成的网络拓扑不仅减少了部署中继节点的数量,能够使分区重新连通,而且能够减少网络通信的能量消耗。实验结果表明,所提方法相对于传统算法在构建网络拓扑时更加有效。     

WSN中基于可调感知半径的节点睡眠算法

讨论在无线传感器网络中节点的感知半径可调的情况下,如何合理设计节点的拓扑结构,实现网络的能量负载均衡、延长网络的生存周期。在保证覆盖和连通的前提下,分析当感知半径可调时节点的分布特征和拓扑结构,并对现有的冗余节点移除算法进行改进,提出一种自适应调节感知半径冗余节点睡眠算法(AASRS)。实验结果表明,该算法可以提高网络的能量负载均衡水平,并能最大化节点的感知覆盖区域,且使用的活动节点较少。     

SNs中面向定位应用的参考点覆盖性能研究*

由于传感器节点具有传感与通信两个功能,基于传感器网络的定位参考点选择不能仅仅考虑定位性能或网络通信性能,根据不同的传感半径与通信半径选择不同的设置方案成为一个亟待解决的问题。为此,对比分析了三种常见的规则网络拓扑结构的性能,提出了一种参考点设置方法。实验结果表明只有依据通信半径与传感半径的关系设置参考点才能够达到较优的覆盖效果。