无线传感器和执行器网络可靠高效路由

针对当前的无线传感器与执行器网络（WSAN）技术缺乏实时性能以及工业无线环境的动态性问题,基于Kautz图设计容错、实时、高效、可靠的先验式路由FRER,不需要维持路由表,只利用节点IDs,根据节点IDs的匹配长度快速找到目标节点的最短路径.当节点故障时,不需要进行路径重挑,根据自身ID与目标节点ID的匹配,上一跳节点能够快速找到剩余节点的最短路径.考虑路径的多样性,不局限于Kautz拓扑,利用邻居节点信息拓展网络中路径的多样性.考虑链路故障,基于链路可用性历史信息组合多路径,保证在链路故障情况下网络维持可接受水平的路由路径可用性.实验结果表明,与REFER和Debruijn图相比,FRER在实时性、容错性和可靠性性能上优于两者.     

Research on Performance of Complex Networks Based on Principal Component Analysis

For complex networks, their effectiveness and invulnerability are extremely important. With the development of complex networks, how to evaluate the effectiveness and invulnerability of these networks becomes an important research topic. The relationship among many influencing factors is very complicated, so it is essential to confirm the weighting coefficient of these influencing factors. Principal component analysis (PCA) is proposed to evaluate the performance of complex networks. It can improve one-sidedness of the single evaluation index and select different evaluation models according to different complex networks, which make the evaluation result more accurate. Performance of complex networks can be predicted according to comprehensive evaluation model. To verify the rationality and validity of this method, several small-world networks with different probability values and scale-free network are chosen to evaluate the network performance. Finally, simulation results show that PCA can be applied to performance evaluation of complex networks.     

基于节点位置的无线传感器网络分簇路由协议

针对LEACH协议生成非均匀簇造成能量损耗的问题,以网络簇头分布最优和降低能量损耗为目的,从选择簇头节点、形成簇、簇间路由等方面做了改进。经过理论分析和仿真实验与LEACH和LEACH-C算法比较,结果表明,该路由协议的设计使各节点较均衡地消耗能量,节点生存时间更长,延长了整个无线传感器网络的生命周期。     

无人机集群编队自组网可靠性评估

针对无人机集群编队自组网的可靠性评估问题,考虑无人机集群编队在执行任务时对信息交互的时效性需求,提出一种自组网可靠性评估方案.首先,分析消息传输的可用时间;其次,通过排队论建立消息传输延迟模型以计算消息传输所需时间;然后,以消息传输所需时间小于可用时间的概率作为评估指标建立消息传输可靠性计算模型,进而为无人机集群编队提供一个动态可靠性评估框架以适应集群编队体系配置和环境变化的随机性与时变特性;最后,仿真分析在不同传输任务需求下,编队构型、无人机数量、编队缩放因子、传输速率、信息交互强度以及环境干扰对消息传输可靠性的影响.仿真结果可以为集群编队的队形设计以及集群编队的体系配置提供一定参考依据.     

无线传感器网络分簇路由协议的对比分析

本文分析了无线传感器网络中基于分簇的路由协议的优点,介绍了几种基于分簇的路由协议,通过分析对比的方式总结了这几种协议在网络性能方面的优缺点。     

协同定位中的坐标配准策略研究

坐标配准是协同定位的重要组成部分,一个合理的坐标配准体系可以体现协同定位算法的性能,否则可能会放大定位算法的误差。本文详细比较了基于最小二乘 (least square, LS)与基于普氏分析(Procrustes analysis, PA)的配准方法的设计思想、适用条件,并给出了基于普氏分析的坐标配准算法的详细步骤。利用协同定位算法(经典MDS和Levenberg–Marquardt算法)得到的实验数据,详细分析了锚节点数量、测距误差、网络节点平均连通度对配准精度的影响。实验表明,在2D和3D环境中,基于普氏分析的配准算法,其配准精度和稳定性都优于最小二乘法,配准误差降低约为20%。     

逆模型下的高效声源定位算法研究

与波束形成算法相比,广义互相关逆模型宽带声源定位算法提供了空间的高分辨率,但需要更高的计算量。为了提升广义互相关逆模型算法的计算效率,并尽可能保留其分辨率优势,本文提出了一种高效的声源定位算法。该算法首先去除麦克风阵列输出功率较小的网格点来压缩计算网格,其次,在几何因素条件下利用基于密度的聚类进一步压缩网格,最后仅用保留下的点进行计算,从而大大降低了计算规模。真实数据实验证明,本文所提算法能有效提升广义互相关逆模型算法的计算效率。     

基于非合作博弈的无线传感器网络功率控制研究

如何提高能量的有效性是无线传感器网络（WSNs）设计的重要问题,针对WSNs在多媒体等业务中的应用,对基于码分多址（CDMA）通信方式的WSNs模型,提出一种基于非合作博弈的WSNs功率控制算法,并证明了该算法纳什均衡的存在性及唯一性.仿真结果表明,所提出的算法在设计时充分考虑了节点的剩余能量问题,因此能够很好地降低网络的总发射功率,有效地节约节点能量,延长网络的生命周期.     

放置中继节点解决无线传感器网络能量空洞问题

在无线传感器网络中,传感器节点往往采用多跳的方式进行数据传输,造成了基站sink周围节点能量消耗过快,易形成能量空洞问题。针对这个问题,提出了一种改变中继节点能量的能耗均衡策略,即将中继节点的能量加大为原传感器节点能量的数倍,同时减少中继节点的数量。理论分析和仿真结果表明,这种方法有效地解决了能量空洞问题。考虑到成本和数据冗余问题,在中继节点数为理想数目的3/5时,网络能耗没有太大的提高,即放置少量的中继节点也能达到能耗均衡的目的。     

关于无线传感网络演化模型抗毁性分析

抗毁性是评价无线传感网络拓扑结构的重要性能之一,如何构建一个健壮的网络显得尤为重要.基于复杂网络理论,提出一种关于节点度、剩余能量、传输距离的网络演化模型,简称DEDA.同时引入了几种适合无线传感网络的指标来评价网络的抗毁性.利用计算机仿真技术,比较了不同模型演化所形成的网络拓扑结构在随机和故意攻击下的抗毁性.实验结果表明,DEDA模型演化形成的无线传感网络在随机攻击和故意攻击下提供了更好的抗毁性.