无线传感器网络随机分布模型及覆盖控制研究

节点部署和覆盖控制是无线传感器网络中的一个基本问题,在传感器节点随机、高密度部署的环境中,通过数学模型和仿真实验证明了节点分布符合泊松分布特点,并且量化了部署节点感知半径、密度与面积覆盖率、k重覆盖的关系,以及覆盖控制模型中,在保证节点对监测区域有效覆盖前提下,近似取得需要休眠节点数量,为传感器节点在随机分布下实验和研...     

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。     

基于矿井三维WSNs多重覆盖和RSSI的加权质心算法

针对无线传感器网络(WSNs)的矿井灾害无线监测信息系统,提出一种基于矿井三维建模WSNs多重覆盖和RSSI的加权质心定位算法.根据矿井巷道的几何结构特征,将矿井建模成规则的拱型模型.介绍了一种矿井巷道固定节点无缝覆盖部署模型,并运用几何学求出了满足多重覆盖要求时的节点部署间距.在此基础上,提出了一种基于RSSI比值的加权质心定位算法,利用节点RSSI值求出加权系数,再对质心坐标进行加权处理.仿真实验表明:改进的质心算法有效地减少了定位误差,定位精度优于原算法.     

半径可调的无线传感器网络三维覆盖算法

针对三维无线传感器网络区域中节点覆盖的问题,提出一种半径可调的无线传感器网络三维覆盖算法（3D-CAAR）。该算法利用虚拟力作用实现无线传感器网络的节点均匀部署,同时结合传感器节点的半径可调覆盖机制,判断节点与被覆盖区域中目标点之间的距离。引入能耗阈值,使得节点根据自身情况调节节点感知半径,从而降低无线传感器网络的整体能耗,提高了节点利用率。最后,通过与传统基于人工势场的三维部署算法（APFA3D）、基于与未知目标精确覆盖的三维算法（ECA3D）仿真实验对比,3D-CAAR的事件集覆盖效能明显较高,能有效解决三维无线传感器网络中对目标节点的覆盖问题。     

多感知范围无线传感器网络中一种分布式目标覆盖算法

基于多感知范围无线传感器网络中节点与目标的覆盖关系,设计了一种目标生命期评估机制。鉴于网络生命期由具有最小生命期的目标决定,在分析节点感知半径变更影响的基础上,提出了两种提高最小目标生命期的策略,建立了一个动态目标覆盖博弈模型,并证明了该博弈存在纯策略的纳什均衡。本文设计了一种分布式目标覆盖算法,算法中节点根据邻居节点的能量分布和目标覆盖情况,选用最优感知半径,以确保目标完全覆盖并延长最小目标生命期。仿真结果表明,在不同的网络中所提算法均能有效地延长网络生命期。     

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。     

无线多媒体传感器网络感知模型与数量估计

针对无线传感器网络的不同应用需求,将其分为4种类型:节点平行于目标平面的延时覆盖、无延时覆盖、节点位于目标平面中的延时覆盖及无延时覆盖.综合考虑节点感知区域和可能感知区域等因素,为每种应用构建了不同的感知模型.围绕不同的感知模型,针对节点部署方式和部署个数进行了分析,并且对结果进行了仿真,结果表明,所提出的的感知模型和部署个数的估计结果正确,且更符合实际应用需求.     

一种基于数据融合的传感器网络部署方案*

采用基于指数衰减的概率感知模型来研究数据融合对覆盖性能的影响,提出节点的虚拟半径概念以量化表示数据融合对覆盖性能的改善效果,同时提出了融合覆盖和虚拟部署的概念。提出了一种基于正多边形方式的规则虚拟部署方案,分析了该部署方案对节点部署密度的影响。理论分析表明,虚拟半径内参与融合的传感节点的个数不能超过6,否则数据融合技术就不能减小传感节点的部署密度。同时也分析了节点在随机分布情况下的覆盖调度情况,提出了一种改进的基于虚拟半径的覆盖调度算法。实验表明,基于指数衰减感知模型的数据融合方案能有效地提高传感器网络的     

基于三维地形修正的无线传感器网络覆盖盲区检测

三维地形下传感器节点经随机部署后,由于地形起伏的特点,会导致覆盖盲区的产生.为了能够有效检测覆盖盲区,本文提出了一种基于三维地形修正的无线传感器网络覆盖盲区检测方法,通过建立单位球感知模型,随机部署传感器节点,对节点进行Delaunay三角剖分.计算出三角形的外接圆,根据边界检测算法求出覆盖盲区边界,并且剔除假边界节点,得出改善后的边界.计算传感器节点的坡度和坡向信息,根据地形修正原理计算出传感器节点的实际探测半径,最终得出覆盖盲区的最小边界.仿真实验结果验证了该检测方法可有效检测三维地形下的覆盖盲区,对于起伏较大的地形也有一定的适应性.     

阴影衰落环境下无线传感网络的概率覆盖研究

信号传播过程中因障碍物阻挡产生的阴影衰落对无线传感器网络的覆盖产生较大的影响.针对阴影衰落环境下无线传感器网络的覆盖问题,分析了主要相关因素对网络覆盖性能产生的影响,提出了基于概率的协作感知模型,并推导出满足一定覆盖质量要求时相应的协作感知半径,进而得出所需的最少工作节点数目及其与阴影衰落强度、网络感知概率和覆盖精度之...     

基于移动节点的无线传感器网络覆盖优化研究

针对无线传感器网络中因节点的任意部署导致出现覆盖空洞的问题,采用了移动节点进行修复的思想,提出了一种基于向量代数的分布式方法来确定节点的移动方向和通过感知半径来确定节点的移动距离的节点移动方案。仿真实验结果表明,该策略提高了网络的覆盖率,减少了所需移动节点的个数和移动节点的能量消耗。     

无线传感器网络的任意覆盖率节点配置

研究了任意覆盖率下的无线传感器网络分布式节点自动配置问题. 首先, 针对正六边形拓扑架构下的网络覆盖, 给出了节点密集分布条件下的覆盖率与相邻工作节点间距的解析关系, 从而得到了理想条件下部分覆盖的最优节点配置. 考虑到实际系统中有限的节点密度和节点的随机分布, 进一步提出了一种可以在此条件下实现任意覆盖率的部分覆盖协同优化算法(Optimized collaborative partial coverage, OCPC). OCPC通过节点间的动态协同唤醒最接近于理想配置的工作节点并使其他节点睡眠以节省能量. 以尽可能少的工作节点达到网络的覆盖和连通需求并降低网络的能耗, 进而达到网络的感知任务和能量消耗的有效折衷. 仿真表明, OCPC可以有效地实现任意期望覆盖率下的网络配置并保持网络连通, 同时, 与经典覆盖算法PEAS (Probing environment and adaptive sleeping)和OGDC (Optimal geographic density control)相比, 在网络的节能方面也具有明显的优越性.     

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。     

A sensor deployment approach using glowworm swarm optimization algorithm in wireless sensor networks

A wireless sensor network is composed of a large number of sensor nodes that are densely deployed in a sensing environment. The effectiveness of the wireless sensor networks depends to a large extent on the coverage provided by the sensor deployment scheme. In this paper, we present a sensor deployment scheme based on glowworm swarm optimization (GSO) to enhance the coverage after an initial random deployment of the sensors. Each sensor node is considered as individual glowworms emitting a luminant substance called luciferin and the intensity of the luciferin is dependent on the distance between the sensor node and its neighboring sensors. A sensor node is attracted towards its neighbors having lower intensity of luciferin and decides to move towards one of them. In this way, the coverage of the sensing field is maximized as the sensor nodes tend to move towards the region having lower sensor density. Simulation results show that our GSO-based sensor deployment approach can provide high coverage with limited movement of the sensor nodes.     

基于网格扫描的实现目标点覆盖的确定性传感器节点部署方法

提出了一种确定性目标点覆盖算法,把目标点所在区域划分为若干正方形网格,从中选择最适合的网格作为下一个节点的放置位置;同时本文引入了概率感知模型,把节点能感知到目标点的最小感知概率值作为整体覆盖水平的评价指标,把节点能感知到目标点的个数及对它们的最小感知概率值作为网格的评价标准。该方法能使用最少的节点实现目标点覆盖并达到要求的总体覆盖水平,且能计算出较优的节点部署位置;对网格边长和感知概率下限的不同取值分别进行仿真实验。实验结果表明,网格边长越小,节点部署位置越精确;感知概率下限取值越大,总体覆盖性能越好,需要的节点越多。     

覆盖范围可变时WSNs优化算法

无线传感器网络（WSNs）具有放置方便,自组织,移动性强等特点,为了保证安全生产,可以将网络中的节点放置在煤矿井下狭长工作面上,用来对大型设备的工作情况和环境参数进行监测以提供实时信息。基于上述环境,提出了监测区域可变的覆盖算法,在B样条数学理论和Matlab工具的支持下做了算法仿真。结果表明：通常情况下覆盖度随着节点通信半径的增大而增加;合理选择第一个簇首会达到较高的覆盖度;合适的节点密度不但可以有效覆盖监测区域,还可延长网络寿命。