无线传感器网络室内信道模型的研究*

提出一个无线传感器网络室内环境信道衰落模型,通过对无线信道衰落模型的理论研究和根据无线传感器网络信道衰落测试系统检测的室内外数据的分析,得到无线传感器网络信道衰落模型的各个参数,确定了无线传感器网络室内信道衰落模型。通过实践应用证明,此衰落模型在实际网络的节点部署和节点定位中的作用优于其他无线信道衰落模型。     

基于无线传感器网络的室内无线信道测量与分析*

首次针对无线传感器网络的典型室内应用环境——室内停车场对信道传播特性进行测定,通过线性回归对室内无线信道传播模型的衰减因子等参数进行拟合,并与室外测量结果进行对比,归纳出室内与室外环境中无线信号的传播具有不同特征,但仍然可用对数阴影单折线/双折线模型进行拟合,为室内无线传感器网络系统的研究与实现提供重要参考。     

基于改进的PSO-SVM室内走廊环境WSN信道建模

随着无线传感器在室内的应用越来越普及,无线传感器网络(WSN)室内信道模型的研究成为了通信行业的一个热点。针对室内走廊环境进行了无线传感器网络的信号传输衰落特性测试,并根据测试所得数据利用粒子群算法优化支持向量机(PSO-SVM)进行了数据回归分析,通过选取交叉验证折数来提高精度,建立了PSO-SVM无线电波路径损耗模型。模型与双折线对数距离路径损耗模型进行对比分析,实验结果表明PSO-SVM模型预测精度优于双折线对数距离路径损耗模型,能很好的表征室内走廊环境下的WSN电波衰落特性。     

油田钻井现场无线传感器网络信道衰落模型研究

针对油田钻井现场环境,给出一种适合的无线传感器网络(WSNs)信道衰落模型.通过油田钻井现场环境下实测数据的分析处理,得到无线信道衰落模型的各个参数.实验表明:该模型符合油田钻井现场,为无线传感器网络在油田钻井现场的实际应用提供了理论依据.     

障碍物对无线传感器网络信道影响试验

为研究常见障碍物对无线信道的影响和构建日常生活环境下安全可靠的无线传感器网络,针对当前典型信道拟合公式精度低的不足,以433 MHz和2.4 GHz为载波频率,选择常见物体为障碍物;以接收信号强度指数、平均丢包率等为测试衡量指标,进行信道传播试验和数据分析,研究不同障碍物对信道和通信质量的影响,提出精度更高的分段数学拟合模型。试验结果表明,采用该文提出的无线信道数学模型具有更高的拟合系数R2;无线传感器网络工作频率越高,路径损耗越大;墙体对无线信道的影响最强,铁架最弱。选择铁门为障碍物进行验证试验,试验结果表明,分段拟合方案的拟合系数R2在0.97以上,分段数学模型可以提高拟合精度。     

一种改进的室内wsn仿真模型

针对室内无线传播模型具有多径传播效应的特性和无线传感器网络协议栈的特点,提出了一种改进的室内无线传感器网络仿真方法。方法使用阴影模型模拟室内无线传播模型的多径传播效应,结合常用的无线传感器网络节点芯片的性能参数预测出无线信号在室内的实际传输距离,并在NS2中以该无线信道模型为基础,以无线传感器网络协议栈为标准,建立了一个改进的室内无线传感器网络仿真模型。仿真模型的测试结果表明该模型在数据包投递率及网络剩余能量的比率上与实际室内无线传感器网络的性能相似。证明建立的模型能为室内无线传感器网络的实际布网和应用提供可靠的依据。     

衰落信道对无线传感器网络决策融合的影响分析

户外环境监测中的无线信道非常复杂,受到多径衰落和噪声等多重因素的影响,严重降低了信号的接收质量。对衰落信道特性的深入研究,有助于网络更好地接收信号,提高系统检测性能。详细分析了信道衰落的影响因子,研究了衰落信道下信号的传输性能,仿真了衰落信道对无线传感器网络检测概率的影响,得出了决策融合中节点上传决策的最佳位数。仿真结果表明,衰落信道下的检测概率较理想信道有较大差距,且上传一位决策值是最佳融合策略。     

无线多跳传感器网络下基于粒子滤波的信道容错的目标跟踪方法

对信道衰落的无线多跳传感器网络下的目标跟踪问题, 提出一种新的信道容错的粒子滤波方法. 传感器观测数据被量化成二元信号, 经非理想无线信道多跳中继通讯到达融合中心. 中继节点采用一种二元中继策略, 中继输出是信道污染的中继信号的估计值. 在粒子滤波器下, 考虑实际的物理信道, 计算粒子的似然度函数. 将信道衰落结合进跟踪算法, 在已知信道衰落包络和信道统计分布下, 分别设计信道容错的粒子滤波算法. 仿真结果表明信道容错的粒子滤波器提高了目标跟踪的精度, 对非完美信道具有鲁棒性.     

信道随机性对传感器网络连续渗流密度的影响

为同时保证无线传感器网络的覆盖与连通,探索连续渗流密度对网络覆盖与连通性的影响,设计了改进的吉尔伯特圆盘感知模型来研究传感器网络的连续渗流问题。该方法同时考虑了无线传感器网络节点的空间分布特征及信道传输特性,用等效半径与连续渗流填充因子的依赖关系,研究了信道随机性对网络连续渗流密度λc的影响。实验结果表明,信道随机性条件下,节点等效半径增大的衰落环境可增加网络的连通性,减小网络的连续渗流密度λc。     

无线传感器网络中基于衰减信道的决策融合

无线传感器网络中的链路通信质量对上层应用有重要的影响.为此,本文研究了基于衰减信道的多传感器决策融合问题,提出了最优似然比融合规则,并推导出适用于无线传感器网络的二种次优融合规则,最后讨论了相同传感器和相同信道模型下的融合情况.仿真结果表明此方法能比较好的适应在无线传感器网络中信息融合时所遇到的链路衰减和噪声干扰等问题.     

基于二元多跳WSN的信道容错的目标定位方法

针对信道退化的多跳无线传感器网络下的定位问题,基于最大似然估计提出一种新的信道容错的定位算法.传感器节点接收到的源信号强度数据被压缩量化为二元信号,经Rayleigh退化信道多跳中继到达融合中心.利用信道退化统计量和译码策略,推导出二元观测数据的似然函数,基于最大似然估计获得目标定位,进一步给出目标位置估计的克拉美-罗下界.仿真结果表明了所提出算法的有效性.     

具有间歇性观测的无线传感器网络分布式容错目标跟踪

针对具有随机间歇性观测的无线传感器网络, 基于多模型估计方法和一致性信息滤波器, 提出一种对观测节点故障容错的自适应分布式目标跟踪方法. 将传感器节点随机间歇性观测丢失和到达过程建模为马尔科夫切换系统, 在容积信息滤波器框架下, 估计传感器节点的观测丢失和到达的后验概率. 通过观测状态概率组合计算每个局部传感器节点的信息贡献, 基于自适应多模型估计方法, 实现对间歇性观测的容错性. 仿真结果表明了所提出算法的有效性和对间歇性观测的自适应容错性.

     

一种基于能耗均衡的分区节点部署算法

鉴于能耗问题是无线传感器网络研究的重要问题, 首先建立一种非均匀部署网络拓扑模型, 该模型中越靠近sink 的区域节点部署越密集, 节点通信距离越小; 然后针对节点初始随机部署情况, 提出一种基于节点能耗均衡的分区域节点重部署算法, 该算法利用分区域的节点移动, 减少节点移动距离, 降低移动能耗, 提高算法收敛速度; 最后通过仿真表明, 所提出的算法可以用较少数量的节点覆盖监测区域, 保证网络中各节点能量均衡消耗, 提高网络生存周期.

     

基于遗传算法的无线传感器网络重新部署方法

研究了无线传感器网络在受限移动能力条件下的重新部署问题.针对节点的运动模型为跳跃式移动,提出一种基于遗传算法的重新部署算法.算法以节点的跳跃方向为遗传算法的基因,适用度函数同时考虑了最大化覆盖率和最小化移动总距离.仿真实验表明,在各向同性的感测模型中,此算法优于文献[8]提出的FBSD算法,能实现节点的最优运动规划,并且在有向感测模型中,此算法也能有效提高网络覆盖率.     

基于C-V 模型的网络覆盖空洞探测与修复算法

网络寿命是衡量无线传感器网络性能的一项重要指标. 无线传感器网络覆盖空洞问题严重影响了网络寿命. 对此, 提出一种基于C-V 模型的网络覆盖空洞探测与修复方法. 首先采用基于奈曼-皮尔逊准则的感知模型计算出监控区域每一个位置的节点联合探测概率; 然后基于改进的C-V 模型, 提出一种新的覆盖空洞探测方法, 有效地计算出空洞的数量和大小; 最后, 采用基于改进的粒子群算法实现覆盖空洞的修复. 仿真结果表明, 所提出的算法在保证无线传感器网络覆盖率的同时可以提高网络寿命.

     

无线传感器网络拓扑三级分簇优化算法

针对大规模分布式传感器网络提出一种拓扑三级分簇结构优化算法. 通过引入传感器休眠模式, 并考虑到分簇数目较多的情况, 对多个簇头节点采用生成最小刚性图的方法进行拓扑优化, 以实现传感器网络整体能量均衡,使传感器网络具有较好的连通性和鲁棒性. 仿真实验表明, 与已有相关算法相比, 采用所提出的算法可使网络延缓出现节点死亡现象, 有利于实现网络负载均衡, 并且网络中节点整体存活时间较长, 从而延长网络的生命周期.

     

基于粒子群优化的大规模传感器网络节点调度策略

针对资源受限条件下大规模无线传感器网络中协作目标跟踪问题,提出一个基于粒子群优化的节点调度方案.该方案利用高斯粒子滤波算法和方差交叉融合算法获得目标状态预测信息,进而选择下一时刻簇成员节点,并构造了通信能耗的代价函数,利用粒子群优化方法选择最佳的簇头节点,减少了节点调度的计算复杂度,同时保持了较好的跟踪精度.仿真结果验证了所提出方案的有效性.     

无线传感器网络中分段贪婪地理路由算法

针对基于地理位置的无线传感器网络路由中存在的路由空洞问题,提出一种新的路由模式:分段贪婪路由.在该模式中,整个路由过程被中间节点序列划分为若干段,在每一段上仅应用贪婪转发策略.为确定合适的中间节点,给出一种基于递归探测的方法,并以GPSR算法为基础探测路由构造了SGR算法.仿真实验表明,在存在不同类型、大小、数量路由空洞的网络环境中,SGR算法均能以较小的探测开销获得接近最优的路由路径,尤其是凹空洞存在的情况.