新颖的无线传感器网络组网算法

为有效解决无线传感器网络的网络维护困难性问题,研究性能更好的网络组网算法是一种有效的解决手段．本文给出了无线传感器网络体系结构模型及其连通性定义,在此基础上本文提出了一个具有网络连通性能好的无线传感器网络组网算法并进行了仿真分析,由该算法构成的无线传感器网络不仅具有连通性能好,而且具有保护网络节点能量和控制网络功率的优良特点,所以在传感器网络实际应用中有着光明的前景．     

边界节点对无线传感器网络连通性的影响

无线传感器网络的连通性是确保节点成功组网的基础,相对于内部节点,边界节点对无线传感器网络的连通性有着更大的影响.本文以节点的有效通讯面积为基础,通过理论推导,分析了边界节点的连通性和网络的整体连通性,而后通过仿真研究,分析了存在边界节点与消除边界效应后的网络连通度分布、连通度期望和网络是κ点连通的概率,从而说明了边界节...     

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.     

无线传感器网络的连通模型

针对无线传感器网络连通性研究中缺乏数学模型的问题,在对网络节点的连通关系进行数学描述的基础上,提出一种无线传感器网络的连通模型,模型将单个节点的状态信息表示为一个向量,包含节点的工作状态、位置状态、能量状态及节点之间连通关系信息,整个网络表示为由各节点状态向量组成的矩阵.通过举例说明了模型在分析网络连通拓扑结构和网络通讯能量控制问题上的适用性.该模型的提出为从数学角度描述和评估无线传感器网络的连通性能提供了一个平台.关     

矿井巷道无线传感器网络连通性研究

连通问题是构建无线传感器网络时需要解决的首要问题。以矿井巷道为背景,介绍了节点按矩形、等腰三角形和线形排列的三种无线传感器网络结构。运用几何分析的方法,研究了节点通信半径和感应半径比值为任意的情况下三种网络结构的连通性,得出了网络要达到2、3连通时节点通信半径和感应半径的代数关系。并从网络连通度、系统生命周期和网络效率三个角度对网络性能进行仿真。仿真实验表明,在相同部署区域,矩形网络在达到网络连通性要求的情况下,更能有效利用节点资源,延长网络生命周期。     

基于连通度的分布式加权多维尺度节点定位算法

研究了迭代优化方法在无线传感器网络节点定位中的应用,针对多维尺度分析定位技术和传统的梯度迭代优化方法,根据数值实验确定了迭代步长和网络连通度之间的函数关系,提出了一种基于连通度的分布式多维尺度分析节点定位算法(a connectivity-based distributed weighted multidimensional scaling algorithm,简称dwMDS(C)).该算法首先根据网络的平均连通度确定迭代步长,然后对每个未知节点的局部代价函数进行优化求解.实验表明该迭代算法收敛快速且稳定,比基于SMACOF算法的dwMDS(G)算法在定位精度上有明显的提高.     

WSN中多重目标覆盖度和连通度的研究

覆盖度和连通度是无线传感器网络中密不可分的关键性研究问题。求解覆盖度和连通度问题的传统方法之一为整数规划算法,其研究背景为同构无线传感器网络和单覆盖度。该方法在实际的高精度目标检测中已不能满足要求。建立了一种随机生成的网络模型并对其进行模型抽象。此外实现了大量的仿真实验,得出了多重覆盖感知概率与节点数量的关系和单连通、重连通的概率曲线,可以为节点的布置提供参考价值。     

异构无线传感器网络中覆盖度和连通度的研究

覆盖度和连通度研究是无线传感器网络中的关键问题。以往研究背景为同构无线传感器网络,这样可以简化问题,但随着问题的深入,不得不考虑异构节点覆盖。系统地对异构无线传感器网络进行了分类,提出了感知异构和通信异构结合的无线传感器网络下的异构节点感知模型,其次分析了两类异构节点之间的覆盖度的计算,最后分析了异构网络的单连通和重连通。此外实现了大量的仿真实验,得出了节点数量和单连通、重连通的概率曲线。     

移动无线传感器网络连通性自主恢复算法

无线传感器网络(WSNs)中关键节点故障会将网络分割成多个不连通的分区,给网络性能带来严重影响.而无线传感器网络往往布置在人工难以干预的偏僻恶劣环境中,网络连通性的自主恢复尤其重要.提出一种自主网络分区检测和连通性恢复(APDCR)策略,容忍无线传感器网络中关键节点的故障.APDCR首先基于1跳邻居和部分2跳邻居信息提出一种新的关键节点识别算法,然后给出关键节点的备用节点的选取算法和网络连通性恢复算法,最后扩展算法处理两个节点同时故障时网络不连通问题(2-APDCR).模拟实验结果表明了算法APDCR的有效性.     

大规模无线传感器网络节点部署研究

无线传感器网络多跳的组网方式导致不同住置的节点能耗分布不均.为避免特定住置节点耗能过多形成能量空洞,以致网络不能有效连通,从而影响网络生存周期,需要对无线传感器网络的节点部署进行规划.本文采用环状能耗模型,根据传感器节点的探测半径,提出了覆盖度优先和连通性优先两种策略进行节点部署.理论计算和仿真实验表明,该分布在有效保证覆盖度和连通性的前提下,使得能耗负载均匀分配在各个节点上,相比于同等情况下的均匀分布策略,该策略能有效的延长节点的生存周期约2.17倍.     

基于传感器网络节点配置优化仿真研究

研究无线传感网络节点配置覆盖优化问题。由于无线传感网络存在着热区问题,对网络的覆盖性能造成严重的影响,同时影响网络配置优化。为了有效的提高无线传感网络的覆盖率,提出了一种改进的粒子群算法优化无线网络节点覆盖。针对粒子群算法存在易陷入局部极值和早熟的缺陷,引入遗传算法中的交叉算子和变异算子,优化传感网络节点的混合粒子群算法,在严格确保无线传感器网络连通性的条件下,传感器节点配置数目达到要求的覆盖度,并进行仿真。仿真结果表明混合粒子群算法能快速收敛到更精确的解,使网络节点配置达到覆盖的优化要求。     

无线传感网络中部分覆盖与拟连通冗余节点的研究

随机部署的无线传感网络通常包含大量的覆盖与连通冗余节点,这些节点不仅造成大量的能源浪费,同时影响网络的性能。为此,需要对网络中的覆盖与连通冗余节点进行有效的调度配置。考虑到无线传感网络中覆盖与连通冗余节点识别算法的复杂性,提出了一个新的“部分覆盖与拟连通的冗余节点”概念,它对网络具有同覆盖与连通冗余节点类似的影响,与覆...     

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...     

无线传感器网络1点和2点连通可靠性研究

无线传感器网络集成了传感器、微机械电子和网络通讯技术,它的巨大应用前景引起了军事部门、工业界和学术界的广泛关注.它的节点不是预先安置,而是随机撒放,那么就有问题:在假定每个传感器节点通讯半径一定,一个固定区域要抛撒多少节点才能保证这些节点组织的网络基本连通?要抛撒多少节点才能保证满足2点间的连通可靠性.本文进行了大量的计算机模拟试验,采用了随机抛撒节点,然后进行连通度测试的方法,给出了节点数、通讯半径和连通关系的曲线簇.通过对曲线簇的对数变换和对变换后曲线簇的回归分析,给出了仿真区间内的单点连通和二点连通的经验公式,取得了满意的效果.给出了通过几何变换可能推广任意通讯半径的方法.本文同时给出了在仿真中的重要参数:随机抛撒均匀分布的节点的邻居节点的分布规律,抛撒后节点满足通讯半径要求建立的连接数的分布规律.这些直接指导无线传感器网络的节点个数和通讯半径选择,连通可靠性设计.     

基于斯坦纳树和泰森多边形的连通恢复算法

针对无线传感器网络容易遭受恶劣环境破坏，连通恢复后各关键节点的能量损耗远大于其他节点从而导致网络断连的问题，提出基于斯坦纳树和泰森多边形的连通恢复算法（CRAST）。首先，将被分割的节点分区抽象为离散点，枚举出离散点区域内的所有非退化四边形，再使用四边形斯坦纳树结构对这些非退化四边形部署中继节点以达到连通恢复。然后，用关键节点构建Delaunay三角网，通过Delaunay三角网构建出整个无线传感器网络的泰森多边形拓扑结构。最后，在泰森多边形所有顶点部署可移动的备用中继节点，在关键节点损坏时通过比较备用节点所占关键节点对应的所有备用节点比重选择要移动的备用节点，移动备用中继节点替换损坏的关键节点。整个算法能使传感器网络以最少的代价实现连通恢复，并且拥有较强的高效性和健壮性。     

一种移动无线视频传感器节点的覆盖算法

在现有的无线传感器网络覆盖算法的研究中,缺乏对移动节点路径规划的研究,而针对具有视频传感器节点的网络仍使用普通传感器圆形覆盖区域的测量方法来计算覆盖面积,并不完全符合实际情况.基于这两方面的原因,本文提出了一种适用于无线视频传感器节点的最大覆盖算法,并提出一种对于视频传感器节点覆盖面积的计量方法.该算法能够使节点在保证网络连通性的前提下,达到最大的有效监测范围.此外,本文建立了相应的仿真实验模型,对该算法的有效性和覆盖面积进行了实验与分析.结果表明,本算法的节点监测面积大约为使用随机运动算法的节点监测面积的1.5倍左右,并可以保证网络的连通性.     

基于复杂网络理论的无线传感器网络特征度量分析

通过研究复杂网络的理论,介绍了复杂网络的几种主要特征度量,并以此分析了无线传感器网络的特性。列举了无线传感器网络的节点度分布、集聚系数、平均路径长度、网络联通性等特性。研究了节点数、通讯半径、连通率间的关系,由仿真的数据得出,增加节点不能完全保证网络的联通,只能增加联通的概率,而增加通讯半径则可以迅速地使网络联通。因此,在条件允许的情况下,选择通讯半径大的传感器比增加撒布节点更能保证网络的联通。最后给出了适合于无线传感器网络的介数的评价方法。