无线传感器网络基于参数可调增强型覆盖控制算法

覆盖问题是无线传感器网络领域的一个基本问题,也是无线传感器网络特性当中的一个重点问题.如何通过某种算法达到以最少传感器节点对监测区域的有效覆盖已成为目前研究的一项重要课题.因此,提出一种增强型覆盖控制算法(Enhanced Coverage Control Algorithm, ECCA).该算法通过概率理论知识可以有效地求解出对监测区域进行有效覆盖下的最少节点,给出了传感器节点概率的期望值计算方法以及目标节点首次被传感器节点覆盖和多次覆盖后的期望值求解过程,验证随机变量相互之间不独立时的比例函数关系.仿真结果表明,ECCA算法可以使用较少的传感器节点数量完成对监测区域的有效覆盖,提高了对监测区域的覆盖质量.     

基于LEACH的无线传感器网络路由协议改进算法

延长传感器网络寿命,减少能量消耗,是无线传感器网络的研究重点,本文在研究层次结构及有效能量的路由协议代表LEACH(low energy adaptive clustering hierarch,低功耗自适应集簇分层型)协议的基础上,提出一种高效聚类路由算法(LEACH-Ⅱ)。该算法在簇头选举中综合考虑了节点剩余能量、平均能量和最大能量,并限制了各簇的成员数量,同时簇头之间形成第一簇头,利用多跳方式平衡网络的负载。仿真结果表明,改进的算法降低了能量的消耗,延长了网络的生存周期,保证了系统的负载均衡。     

遗传算法在无线传感器网络中的应用

传感器节点能量的供应一般采用电池,节点能量有限.为了尽可能减少传感器节点通信模块的能量消耗,保证能量供应的持续性,文中提出了一种基于遗传算法的路由算法,不仅降低了单个节点的能量消耗,而且使整个网络能量的消耗更加均衡,从而延长了整个传感器网络的生存周期.     

无线传感器网络优化生存时间的动态路由算法

 节能和延长网络生存时间是无线传感器网络研究领域的热点问题.该文综合考虑网络中节点的剩余能量和节点间传输数据的能耗,基于最短路径树算法,通过构造两种不同的权值函数,提出了"比例权值路由算法"(Ratio-W)与"和权值路由算法"(Sum-W).仿真分析表明,所提出的算法可以延长网络生存时间,并使能耗经济有效,比一些已有知名算法更优.     

基于LEACH的改进型无线传感器网络路由算法研究

针对经典分簇路由算法LEACH在选取簇头时没有充分考虑节点剩余能量的问题,在LEACH协议的基础上,改进了簇首选择、最优簇首数和簇形成过程,提出一个自适应分布式算法,即ADCP-LEACH算法,该算法可以应用干周期性的采集数据,根据每个节点竞选簇头时的阈值不同,让剩余能量大的节点当选簇头的概率更大.NS2仿真实验表明,改进的协议有效延长了网络的存活时间,性能优于LEACH协议.     

无线传感器网络中基于遗传算法的覆盖优化

覆盖控制是廷长无线传感器网络生存期一个有效的方法之一.其方法通过覆盖控制将无线传感网络节点划分成若干不相交最小覆盖连通集(CCS),然后顺序调度不同节点集.然而寻找最小覆盖连通集覆盖为NP问题,文中建立覆盖连通集优化模型,提出一种基于遗传算法(Genetic Algorithm,简称GA)目标覆盖的优化算法,并详细阐述算法实施.仿真结果显示,对于指定目标,该GA优化算法能获得比GIECC算法更好的性能.     

无线传感器网络的覆盖优化机制研究

如何实现最优覆盖是无线传感器组网的一个基本问题.文章分析了传感器覆盖问题的背景,给出了节点调度方案的主要方法和技术原理,探讨了基于网络能量高效的覆盖优化与网络连通性之间的关系,重点阐述了实现区域覆盖和点覆盖的机制.对于覆盖薄弱地区,文章提出了采用分簇方式将覆盖地区划分成许多子区域或簇,用动态移动修复机制提供细粒度的网络监测与覆盖控制.文章认为调度传感器节点在休眠和活动模式之间进行切换,是一种重要节能方法;对于资源受限且拓扑动态变化的无线传感器网络,宜采用分布式和局部化的覆盖控制协议和算法.     

能耗均衡的无线传感网络不等环分层路由算法

针对无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)中邻近汇聚节点(sink)的传感节点负荷和能耗过载问题,基于整体网络能耗平衡目标,提出一种不等环的次优分层网络路由。在均匀分布的传感节点环境中,以sink为中心,按照拓扑距离进行分环多跳路由,理论推导了不等环半径,并考虑单跳能耗。实验分析仿真结果表明,该路由分层模型延长了网络生存周期,提高了节点利用效率,且达到网络内大部分节点能耗均衡的目标。     

无线传感器网络的WPCS覆盖策略

延长无线传感器网络生存时间的有效方法是让冗余节点进入休眠状态。而现有研究多是基于传感器感知模型为圆形的假设前提。该文集中讨论传感器感知模型非圆时,覆盖与连通性之间的联系,并提出适用性更广的WPCS(Well-Proportioned Coverage Strategy)覆盖策略。WPCS覆盖策略以最小化重叠面积为准则,其目的是最大化网络生存时间。仿真实验表明,WPCS性能优于CCP(Coverage Configuration Protocol),且具有一般性,并能很好地减少工作传感器数目,延长网络寿命。     

一种基于LEACH的无线传感器网络路由算法及仿真

在低功耗自适应分簇（LEACH,Low Energy Adaptive Clustering Hierarch）算法中,由于每一轮循环都要重新构造簇,距离较远的簇头节点可能会因长距离发送数据而过早耗尽自身能量,能量较低的节点当选为簇头节点时将会加速该节点的死亡,影响整个网络的生命周期。针对LEACH算法分簇机制中存在的不足,提出了一种改进的路由算法。仿真结果表明,改进算法通过考虑节点的剩余能量与固定分簇的方法,有效的改善了网络能量均衡,提高了网络生存时间。     

基于PSO的无线多媒体传感器网络覆盖增强算法

在无线多媒体传感器网络(Wireless Multimedia Sensor Networks,WMSNs)中,由于节点部署的不合理,往往存在较多的监控盲区,影响了网络的服务质量。为了提高网络的覆盖率,在有向感知模型基础的基础上,提出了一种基于粒子群算法的WMSNs覆盖增强算法PSOCE。PSOCE算法以网络覆盖率为优化目标,以粒子群算法为计算工具,同时对节点的位置与主感知方向进行调整。仿真试验表明,PSOCE算法能够有效地改进WMSNs的覆盖质量,网络的覆盖率能提高6%～12%。     

基于量子遗传算法的无线视频传感网络优化覆盖算法

针对智慧城市无线视频传感网络建设需要,提出一种基于量子遗传算法的网络优化覆盖算法。算法面向复杂的监视区场景,监视区中存在形状各异的障碍物,各区域的重要程度不同。以二维离散网格模型描述监视区场景,用编码描述矩阵表示监视区域,用七元组描述有向无线视频传感器。通过严格的数学推导得出了问题的数学规划模型。优化覆盖算法由IntialDeployment算法和OptimizedDeployment算法2部分组成,以获得最大有效覆盖率的网络部署方案为求解目标。采用量子遗传算法搜索解空间,通过合理编码染色体,优化量子旋转门参数,使算法的运算速度快,收敛性好。引入理想覆盖率和理想加权覆盖率2个极限值,采用相对比较法评判算法优劣。仿真实验和数据分析表明,算法获得的方案能很好地逼近理想极限值。在传感器节点数给定的情况下,算法能获得最大的覆盖率。     

无线传感网络部分覆盖技术研究展望

在无线传感网络(Wireless Sensor Networks,WSN)技术中,各传感节点覆盖区域的研究是这项技术应用的基础课题.文章对国外最近提出的部分覆盖技术进行了收集整理,对其技术特性做了分析和对比.从覆盖度、节点分布特性、节点类型以及网络拓扑结构4方面对这些技术进行比较.最后,对部分覆盖技术的未来可能的研究方...     

Hybrid algorithm optimization for coverage problem in wireless sensor networks

Telecommunication Systems - With the continuous development of evolutionary computing, many excellent algorithms have emerged, which are applied in all walks of life to solve various practical...     

无线多媒体传感器网络部署控制算法

已有的无线多媒体传感器网络（WMSNs）研究针对传感器放置在目标区域内的情况进行,且没有考虑节点通过云台的转动获得的整个可能感知区域对覆盖率的影响。本文首先针对节点放置点高于目标区域的应用进行研究,综合考虑节点感知区域和可能感知区域,建立了延时和无延时感知模型,并针对不同的感知模型提出了传感器网络部署控制算法（IVPDCA）,算法中改进了虚拟势场算法,定义了节点质量的概念来表示节点间覆盖重叠的大小,建立受力模型,使得节点在合力作用下进行重新部署,同时关闭冗余节点,既延长了网络寿命,又提高了区域覆盖率。仿真结果验证了算法的有效性。     

A pragmatic approach to area coverage in hybrid wireless sensor networks

Success of Wireless Sensor Networks (WSN) largely depends on whether the deployed network can provide desired area coverage with acceptable network lifetime. This paper seeks to address the problem of determining the current coverage achieved by the non‐deterministic deployment of static sensor nodes and subsequently enhancing the coverage using mobile sensors. We identify three key elements that are critical for ensuring effective area coverage in Hybrid WSN: (i) determining the boundary of the target region and evaluating the area coverage (ii) locating coverage holes and maneuvering mobile nodes to fill these voids, and (iii) maintaining the desired coverage over the entire operational lifetime of the network. We propose a comprehensive solution that addresses all of the aforementioned aspects of the area coverage, called MAPC (mobility assisted probabilistic coverage). MAPC is a distributed protocol that operates in three distinct phases. The first phase identifies the boundary nodes using the geometric right‐hand rule. Next, the static nodes calculate the area coverage and identify coverage holes using a novel probabilistic coverage algorithm (PCA). PCA incorporates realistic sensing coverage model for range‐based sensors. The second phase of MAPC is responsible for navigating the mobile nodes to plug the coverage holes. We propose a set of coverage and energy‐aware variants of the basic virtual force algorithm (VFA). Finally, the third phase addresses the problem of coverage loss due to faulty and energy depleted nodes. We formulate this problem as an Integer Linear Program (ILP) and propose practical heuristic solutions that achieve similar performance as that of the optimal ILP solution. A guiding principle in our design process has been to ensure that the MAPC can be readily implemented in real‐world applications. We implemented the boundary detection and PCA algorithm (i.e., Phase I) of the MAPC protocol on off‐the‐shelf sensor nodes and results show that the MAPC can successfully identify boundary nodes and accurately determine the area coverage in the presence of real radio irregularities observed during the experiments. Extensive simulations were carried out to evaluate the complete MAPC protocol and the results demonstrate that MAPC can enhance and maintain the area coverage, while reducing the total energy consumption by up to 70% as compared with the basic VFA. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种能耗均衡的无线传感器网络路由算法

为了延长采用电池供电的无线传感器网络的生命周期,提出了一种综合考虑单个节点能耗和节点传输信息至汇集节点所需总能耗的路由算法.该算法首先根据网络中节点到汇集节点从小到大的距离顺序选择待规划节点,然后计算各对应候选节点的评价参数,该参数由单节点能耗和节点传输信息至汇集节点所需总能耗加权得到,最后选择评价参数最小的候选节点作为待规划节点的中继节点.仿真结果表明,该算法的生命周期明显长于LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hier-archy)算法.     

Location-unaware coverage in wireless sensor networks

In scenarios where sensors are placed randomly, redundant deployment is essential for ensuring adequate field coverage. This redundancy needs to be efficiently exploited by periodically selecting a subset of nodes (referred to as a “cover”) that actively monitor the field, and putting the remaining nodes to sleep. We consider networks in which sensors are not aware of their locations or the relative directions of their neighbors. We develop several geometric and density-based tests that enable a location-unaware sensor to intelligently determine whether it should turn itself off without degrading the quality of field coverage. These tests rely on distance measurements and exchanged two-hop neighborhood information. We design an algorithm (LUC) that exploits these tests for computing covers. Based on this algorithm, we propose two distributed protocols (LUC-I and LUC-P) that periodically select covers and switch between them so as to extend the network lifetime and tolerate unexpected failures. Our protocols are highly efficient in terms of message overhead and processing complexity. We implement LUC-I in TinyOS and evaluate it using the TOSSIM simulator. Experimental results indicate that our approach significantly prolongs the network lifetime and achieves comparable performance to location-aware protocols.     

仿血管路径的无线传感器网络故障容错路由算法

为提高无线传感器网络故障容错性和传输稳定性,实现网络负载均衡,提出了一种仿血管路径的无线传感器网络故障容错路由算法.研究了人体血管路径特性及属性关联,对网络节点分区域等级标定并以不同概率值进行静态分簇,运用改进的蚁群算法BWAS(最优最差蚂蚁系统)生成节点路径,以路径信息素值作为传输路径的选择概率建立仿血管拓扑结构路由...