现代优化技术在无线传感器网络中的应用

无线传感器网络是由大量廉价、微小的传感器节点构成的,用于实时监测环境的无线自组织网络。由于无线传感器网络具有规模庞大、节点的计算和存储资源受限、网络拓扑动态不确定等特性,设计高性能的无线传感器网络常常会涉及传统的技术难以建模和求解的复杂优化问题。现代优化技术是一类新兴的具有较强全局搜索能力的启发式优化算法,是解决无线传感器网络中的复杂优化问题的有力工具。作者在研究现代优化技术在无线传感器网络中的主要应用领域,包括传感器节点的定位、网络节点的部署优化、网络覆盖优化、网络路由优化和数据融合问题的基础上,分析了现代优化技术在求解无线传感器网络中的复杂优化问题上的优缺点,并对该领域未来的发展趋势进行了展望。     

水声传感器网络节点定位技术综述

在水声传感器网络的应用中,只有当传感器节点的位置已知,获得的信息才具有意义.因此,节点定位技术是水声传感器网络研究的一个重点和热点.首先分析了在水声环境中的传感器网络节点定位技术的特点;在此基础上分类介绍了距离无关定位算法和距离相关定位算法,其中重点阐述和分析了距离相关算法的测距技术、基于固定锚节点算法和基于移动锚节点算法;最后总结并展望了水声传感器网络节点定位技术的发展与研究方向.     

WSN节能设计研究现状

传感器网（WSN）综合了传感器技术、嵌入式计算技术、通信技术等，在人无法或很难到达的地方具有很高的利用价值。传感器网络能够应用于军事和民用方面，然而传感器网络中的节点数量众多，体积小，能量受限，因此如何降低节点的能量消耗。延长网络的寿命显的极为重要。文章介绍了传感器网络的结构，总结了传感器网络中的节能算法和协议，并提出了今后发展的方向。     

一种提高无线传感器网络容量的方案

介绍了无线传感器网络容量研究的背景、理论基础和现状,分析和比较了几种当前的研究思路,提出了一种利用波束成形的虚天线技术来提高单节点功率受限条件下的无线传感器网络容量的方案,即利用无线传感器网络中由于节点的高密度而带来的节点间的低成本通信。由数据源节点将信息发送给尽可能多的周围邻居节点,然后这些邻居节点充当波束成形技术中的虚天线将收到的包转发给接收节点,以此增大接收节点所接收到的信号功率,从而提高无线传感器网络的容量。     

基于移动信标的无线传感器网络节点定位技术综述

无线传感器网络已在许多领域有着广泛的应用,网络中的节点定位是为诸多应用提供了基本信息,基于移动信标的无线传感器网络节点定位是重要的研究领域之一。介绍了基于移动信标的无线传感器网络节点定位的基本原理和评价标准,对该技术的未来进行了展望。     

基于Zig Bee技术的大坝安全监测WSNs节点设计

针对无线传感器网络(WSNs)在大坝安全监测中的需求,结合大坝安全监测传感器网络和ZigBee技术的特点,提出一种基于射频芯片CC2430的WSNs大坝安全监测系统解决方案。简要介绍了传感器网络体系结构,重点阐述了其网络节点的硬件设计和软件设计。并在实验室环境下搭建了一个簇-树型传感器网络,对传感器网络进行了测试并对节点进行了标定。实验表明:节点采集传感器数据准确,在实验室环境下数据传输可靠、准确,数据丢失率为0。     

基于分层架构的无线传感器网络节点编号分配算法

近年来,随着计算技术、网络技术和感知技术的发展,无线传感器网络也迎来了飞速发展。无线传感器网络不同于传统网络,多为专用网络,面向具体应用;并且网络中节点上的资源有限,所以传统网络的IP地址分配的方式不适合作为无线传感器网络中节点的全局唯一编号。针对无线传感器网络节点编号的分配问题,本文提出了一种分层式的无线传感器网络节点编号分配方案。在提出的方案中,网络中存在一个全局的编号分配中心服务器,同时存在若干个局部编号分配点,全局中心服务器和局部分配点共同完成无线传感器网络中节点编号的分配任务。这种分层式节点编号的分配方式减少了网络维护的代价,增强了网络的可扩展性,提高了无线传感器网络的可用性。     

无线传感器网络节点的功耗分析与测试

能量消耗问题是无线传感器网络的核心问题,直接影响着网络的生命周期。本文从无线传感器网络节点的硬件构成其及运行机制、计算复杂性、数据通信量等方面去分析节点的功耗,并建立模块的功耗模型;接着研究传感节点的电流特点和微功耗测量技术,设计了一种传感节点的测量系统,以验证节点的低功耗特性。这些措施都是为了更好地分析解决无线传感网络中的能量消耗问题,保证传感器网络能量管理的有效性。     

基于节点信誉的无线传感器网络安全关键技术研究

无线传感器节点资源限制较大、无线通信信道开放性和网络部署环境较为特殊,使得无线传感器的网络防御显得极为困难,而无线传感网络技术中的攻击手段是通过节点来完成,所以节点的信誉管理对保护无线传感网络环境有重要的作用。     

ZigBee线传感器网络在煤矿中的应用

根据煤矿地形特点和矿井分布情况，提出了一种基于ZigBee的无线传感器网络在煤矿安全系统的应用方案。该方案设计的ZigBee无线传感器网络由传感器节点、汇节点和网络协调器组成。负责煤矿各种安全指标信息的采集和传输。主要介绍了该方案中ZigBee无线传感器网络的网络结构、传感器节点的硬件结构和ZigBee模块的软件通信流程。ZigBee技术在该方案中的应用实现了煤矿安全系统的低功耗、低成本，并具有高度的灵活性和可扩展性。     

Termite-hill: Performance optimized swarm intelligence based routing algorithm for wireless sensor networks

A wireless sensor network (WSN) is a large collection of sensor nodes with limited power supply, constrained memory capacity, processing capability, and available bandwidth. The main problem in event gathering in wireless sensor networks is the formation of energy-holes or hot spots near the sink. Due to the restricted communication range and high network density, events forwarding in sensor networks is very challenging, and require multi-hop data forwarding. Improving network lifetime and network reliability are the main factors to consider in the research associated with WSN. In static wireless sensor networks, sensors nodes close to the sink node run out of energy much faster than nodes in other parts of the monitored area. The nodes near the sink are more likely to use up their energy because they have to forward all the traffic generated by the nodes farther away to the sink. The uneven energy consumption results in network partitioning and limit the network lifetime. To this end, we propose an on-demand and multipath routing algorithm that utilizes the behavior of real termites on hill building termed Termite-hill which support sink mobility. The main objective of our proposed algorithm is to efficiently relay all the traffic destined for the sink, and also balance the network energy. The performance of our proposed algorithm was tested on static, dynamic and mobile sink scenarios with varying speed, and compared with other state-of-the-art routing algorithms in WSN. The results of our extensive experiments on Routing Modeling Application Simulation Environment (RMASE) demonstrated that our proposed routing algorithm was able to balance the network traffic load, and prolong the network lifetime.     

基于无线通信和计算特征分析的能耗模型

无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)是能量严重受限的网络,这就要求WSN必须是能量有效的.有必要掌握WSN的能量实时消耗情况,这需要有正确的能耗模型提供支持.但目前的能耗建模研究在一般假设方面仍存在种种与WSN实际不符的情况,这导致现有能耗模型不能应用于WSN实践.首先结合WSN应用实际,综合分析了通信活动、计算活动及物理特性因素对节点能耗的影响.进而提出了一种基于无线通信和计算特征分析的节点能耗模型.最后对该能耗模型等进行了物理实现,并通过现场实验验证了该模型的有效性.     

传感器网络的能量管理

传感器网络对于单个传感器而言具有高精度、高容错性、大覆盖区域等优点,在军事和商业领域都有巨大的应用前景。传感器节点一般由电池供电,且不易更换,所以传感器网络最关注的问题是如何高效利用有限的能量。文章对传感器网络的能源管理作了全面介绍,系统地分析了传感器节点各个部分的能源消耗情况和节能策略,以及通过剩余能源扫描掌握网络的能源信息。     

无线传感器网络分簇路由节能研究

在大规模传感和环境监测中,节约能源延长传感器节点生命已成为无线传感器网络最重要的研究课题之一。提供合理的能源消耗和改善无线网络生命周期的传感器网络系统,必须设计一种新的有效的节能方案和节能路由体系。方案采用一种聚类算法减少无线传感器网络的能量消耗,创建一种cluster-tree分簇路由结构的传感器网络。该方案主要目标是做一个理想的分簇分配,减少传感器节点之间的数据传输距离,降低传感器节点能源消耗,延长寿命。实验结果表明,该方案有效地降低了能源消耗从而延长无线传感器网络生命。     

无线传感器网络中能量保护策略的研究

无线传感器网络是一组带有无线收发装置的传感器节点组成的临时性的网络自治系统，由于无线传感器网络的节点是用有限寿命的电池来提供的，因此能量保护策略成为该网络所有协议层的关键问题。从节点级、链路级和网络级3个层次总结和评估了适用于无线传感器网络的能量保护策略；在网络层提出了基于信道接入分簇算法的路由协议，并简述了该算法的主要实现过程；通过OPNET仿真给出相关结果。     

面向WSN的自适应模糊功率控制算法研究

在无线传感器网络环境中存在干扰以及网络的动态变化等原因,传输可靠性问题成为保障网络服务性能的重要挑战之一。现有的研究方法基本没有考虑网络的动态性,节点能耗较高。为此,我们提出了一种面向WSN的自适应模糊功率控制算法DAFPC。该算法采用自适应模糊理论,并基于“输入-输出-反馈”机制,根据接收到的链路质量参数信息自适应地调整控制器,快速地调节发射功率。研究仿真结果表明,DAFPC算法能很好地适应网络的动态变化,有效地提高WSN的抗干扰性和传输可靠性,延长了网络的生存时间。     

基于数据流和网络编码的无线传感器网络数据聚合算法

为了减少分簇的无线传感器网络(WSN)中数据包传输的数量,并使传感器网络的能量效率最大化,提出了一种节能的自适应数据聚合算法.在该算法中,源节点凭借其存储和计算能力,利用数据流技术减少数据包的传输量;当数据从源节点传输到簇头时,簇头根据控制信息选择一组节点作为编码节点,当数据相关性低于某阈值时,该组节点对数据包进行网络编码,若数据相关性高于某阈值,该组节点则会成为聚合节点进行数据聚合,网络编码和数据聚合可以减少簇头冗余流量,提高能量效率.实验结果显示,使用该算法后,数据包交付率有所提高,能量消耗显著减少.     

基于SNMP的IPv6无线传感器网络信息管理平台的设计与实现

无线传感器网络(Wireless sensor networks)是随机分布的传感器节点通过分布式协议自组织方式形成的网络,网络管理是保障无线传感器网络稳定、可靠、高效运行的重要条件。讨论研究了现有无线传感器网络管理技术,并结合无线传感器网络的特点和实际需求,在已有IPv6无线传感器网络底层协议及SNMP(简单网络管理协议)的基础上,设计和实现了一个切实可行的符合无线传感器网络特点的节点信息管理平台,以实现用户对无线传感器网络的远程有效管理。     

无线传感器网络能量优化与建模技术综述

由于无线传感器网络的能量受限,如何优化网络能量消耗和评估网络生存周期是当前无线传感器网络研究的首要挑战。在分析无线传感器网络能量消耗特征的基础上,调研传感器网络节点和网络系统的能量优化策略;并针对能量优化存在的不足,分析近几年兴起的无线传感器网络能耗建模工作;从基于无线通信、状态转换、协议栈等方面归纳总结无线传感器网络能耗模型的建模方法;指出跨层能量优化以及软硬件综合的能耗建模技术是无线传感器网络能量研究的重点。     

一种基于虚拟网格位置的分簇算法

为了延长无线传感器网络生命周期, 提出一种基于虚拟网格的分簇路由算法RPLG. 该算法将监测区域划分为若干虚拟网格, 同一网格内节点自组织成簇. 根据节点所在网格位置和剩余能量启动计时器选取本地簇首, 且簇内成员可以根据局部的信息调整簇的大小, 达到节省能量的目的. 仿真实验和分析表明: 该协议能均衡网络能量, 延长网络的生存时间.