无线传感器网络中一种基于分簇的节点调度算法

本文研究m覆盖与连通的无线传感器网络中的节点调度问题,提出了一种两跳簇的概念,并在此基础上提出了一种新的节点调度算法.该算法可在不知道节点位置信息的情况下,将无线传感器网络中的所有节点较为均匀地指派到k(km)个不同的分组{0,1,...,k1}之中,且可同时保证每个分组中的节点具有全局连通性与较高的网络覆盖率.理论分析与实验结果表明,该算法具有比传统随机调度方法更好的节点调度性能,可更加有效地延长无线传感器网络的生命周期.     

大规模传感器网络随机睡眠调度节能机制

调度冗余节点轮流工作能有效延长网络寿命，然而现有的调度协议需要地理位置信息，引入了额外负载．研究随机睡眠的节点调度机制，给出了4种基于不同信息的随机调度模式并分析比较其性能．结果表明，根据邻居节点信息合理设置节点睡眠概率可以不同程度地减少工作节点个数和保证较高的网络覆盖率。     

传感器网络中基于虚拟坐标的节点调度方案

首先,建立了极大相似分布模型;其次,引入节点的虚拟坐标的概念,用来替代节点实际的位置坐标.在此基础上,提出了一种分布式的、与节点位置无关的节点调度方案.方案由一个覆盖算法和一个连通算法组成,方案中的覆盖算法利用虚拟坐标信息进行分组.在不需要节点位置信息的条件下,使各个分组内的传感器节点较为均匀地分布在目标区域.该方案不仅解决了任意分组中的节点充分覆盖目标区域的问题,而且保证了网络的连通.仿真实验表明,该节点调度方案在覆盖率、维持分组连通时额外加入到分组内的节点个数以及网络生存时间等性能上均优于与节点位置无关的节点随机调度协议.     

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.     

一种面向目标的有向传感器网络连通覆盖算法

针对传统的有向传感器网络目标覆盖算法只考虑网络覆盖率而不能保证网络连通性的问题,利用目标点部署圆内覆盖最多邻居目标点的候选节点集合和整数线性规划(ILP)模型设计了一种面向目标的连通覆盖算法(CTA)。该算法通过建立目标部署圆内覆盖最多邻居目标点的候选节点集合对随机部署的节点进行初步调度,在此基础上,通过ILP模型找出实现目标检测,并保证整个网络连通性的最少节点数和最佳位置的节点集合。仿真实验表明:CTA在保证目标覆盖率的前提下,不仅极大地降低了网络部署成本,而且保证了网络连通性。     

一种连通性覆盖的无线传感器网络节点调度算法

研究传感器节点随机部署于监测区域内,无节点地理位置信息情况下,如何能量有效地保证网络的通信连通与感知覆盖;节点采用基于概率的联合感知模型。提出CDS-based SSCA算法,其为一种基于连通支配集构造树的节点调度机制,每个节点根据剩余能量和与父节点的距离来设置等待时间及成为候选节点优先级。模拟实验结果显示,本算法能够能量有效地满足感知覆盖和连通覆盖要求;与ASW算法相比较,工作节点个数较少,网络生命周期明显延长,降低了网络整体耗能。     

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.     

无线传感器网络中一种延长寿命的覆盖算法

寻找有效的节能方案以提高网络寿命是无线传感器网络中的核心问题。传统的最大化网络寿命致力于对节点进行休眠或激活的调度,在DLM算法的基础上提出一种ASR-DLM算法。其基本思想是对传感器节点的感知半径进行调整,提高能量的利用率,同时ASR-DLM算法改进了DLM算法中一旦探测到覆盖空洞即终止的缺陷,即在探测到覆盖空洞时,对覆盖空洞进行填补,ASR-DLM算法不仅能够保证完全覆盖,还可以在异构网络中进行,大大延长了网络寿命,同时不需要地理位置信息,扩展性很好。     

无线传感器网络最小连通覆盖集问题求解算法

降低能耗以延长网络生存时间是无线传感器网络设计中的一个重要挑战.在传感器节点高密度部署的环境中,在保证网络性能的前提下,仅将最少量的节点投入活跃工作状态,而将其余节点投入低功耗的睡眠状态,是一种节约系统能量的有效方法.如何计算同时满足"覆盖要求"(工作节点必须能够完全覆盖目标区域)和"连通性要求"(工作节点组成的通信网络必须是连通的)的最小节点集合,是一个NP难问题.设计了一种基于目标区域Voronoi划分的集中式近似算法(centralized Voronoi tessellation,简称CVT),用于计算完全覆盖目标区域所需要的近似最小节点集.当节点通信半径大于等于2倍感知半径时,CVT算法构造的节点集是连通的;当节点通信半径小于2倍感知半径时,设计了一种基于最小生成树(minimum spanning tree,简称MST)的连通算法来计算确保CVT算法构造的覆盖集连通所需的辅助节点.理论分析和实验数据表明,CVT(+MST)算法的性能在时间复杂性和连通覆盖集大小方面都优于已有的贪婪算法.     

与位置无关的无线传感器网络连通性覆盖协议

解决在没有节点位置信息的情况下,如何能量有效地保证网络连通性覆盖的问题.分析了节点覆盖与区域覆盖之间的关系,并给出了节点覆盖等于区域覆盖的充分必要条件.根据分析结果,基于构建连通支配集CDS(connected dominating set)的Rule K算法,提出了一种与节点位置无关网络连通性覆盖协议LICCP(location-independent connected coverage protocol).在LICCP协议中,每个节点根据本地节点密度选择合适的通信范围,利用Rule K算法选出的工作节点提供高质量的网络连通性覆盖.模拟实验结果表明,LICCP协议能够在较长时间内能量有效地提供高质量的网络覆盖,并保证网络的连通性.     

WSN中考虑节点磨损的分布式自稳定网络寿命优化算法

针对无法预估的节点故障影响无线传感器网络寿命的问题,本文提出了一种考虑节点磨损的分布式自稳定优化算法。首先,利用韦伯函数拟合网络生命周期的分布,定期唤醒睡眠节点进行故障检测;然后,采用分布式调度,无需知道传感节点的位置信息,使用多个节点同时工作,从而提高效率;最后,通过较低的网络通信代价,及时使用空闲节点替代故障节点,保持网络的连通性。理论分析和仿真实验验证了本文算法的有效性及可靠性,仿真结果表明,当传感器节点的可靠性随着使用时间与磨损下降时,本文算法可以更好地延长无线传感器网络寿命,相比分布式多目标概率覆盖协议,本文算法在寿命延长、覆盖率、节点唤醒次数等方面均取得更好的性能。     

基于联合节点行为策略的WSN覆盖控制算法

针对无线传感器网络在对移动目标节点覆盖过程中出现网络能量快速消耗问题，提出了一种基于联合节点行为策略的覆盖算法。根据网络模型建立传感器节点与目标节点从属关系，确定覆盖关联模型；利用概率理论求解邻居节点冗余覆盖度，确定最少传感器节点数量；给出了邻居节点覆盖期望值的求解方法；仿真实验表明，该算法与其他算法在网络覆盖率和网络生存周期两个性能指标上均提升了12.39%和15.01%，从而验证了算法的有效性。     

物联网感知层改进型正方形剖分节点调度算法

设计合理的节点调度机制是提高物联网感知层能效性的重要方法。探讨了基于正方形剖分模型的节点调度算法,在此基础上对其通信模型进行扩展,在保持100%的组网络覆盖率及组全局连通性的前提下,通过改进剖分正方形边长取值机制,提出一种改进型正方形剖分节点调度算法。实验结果表明,改进后算法可有效降低系统能耗,延长网络寿命。     

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.     

移动传感器网络基于安全连接的节点位置优化

传感器节点的合理分布并保障节点间安全通信是无线传感器网络设计中的关键问题.传统的节点分布优化算法仅以提高网络有效覆盖率为目标,极易导致网络安全连接度的降低.针对该问题,从理论上对传感器网络拓扑模型进行了建模分析.结合具有快速多目标优化能力的精锐非支配遗传算法,提出一种基于安全连接的节点位置优化算法,从而保证网络实现目标跟踪和安全通信的质量效果.分析了随机部署模型与基于预知分配坐标的高斯部署模型下算法的求解性能,仿真结果表明,所提出的算法能够快速收敛于网络覆盖率和安全连通度两者的折衷点,满足无线传感器网络的实际需求.     

无线传感器网络密度控制研究

无线传感器网络节点能量受限，部署环境恶劣、复杂。在监测区域内部署大量节点，通过节点之间的状态轮换与合作策略延长网络寿命是非常重要的方法。本文论述了设计密度控制算法状态转移条件需要解决的两个基本问题：区域覆盖问题和节点连通性优化问题，并分别以ILP的形式给出了一个集中式算法解决方案。通过节点的覆盖效用范围与连通性效用范围的几何分析，提出了传感器网络密度控制算法中解决两个基本问题的一致性策略。