无线传感器网络节点多目标安全优化部署

目前,随着社会经济的快速发展,无线传感器网络节点运行中,优化部署方案中,对网络节点位置移动引起节点间共享密钥破坏安全通信链路等问题考虑的不够周全。此种情况下,本文主要论述了无线传感器网络节点多目标安全优化部署相关问题。     

基于改良麻雀搜索优化的WSN节点部署策略

覆盖问题是无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)设计中的首要问题,尽可能优化区域覆盖率是提升网络感知性能的直接手段.鉴于此,提出一种基于改良型麻雀搜索算法(Reformative Sparrow Search Algorithm, RSSA)的节点部署优化方案.首先,在算法搜索阶段,...     

基于MOEA/P的无线传感器网络节点部署研究

在无线传感器网络节点部署中,提高网络覆盖性、连通性,降低网络成本,满足过度覆盖约束等是优化无线传感器网络的多个目标,提高无线传感器网络的服务质量的问题成为一个多目标优化问题。研究围绕在二维的平面区域进行传感器节点的部署。在保证连通性的基础上,采用基于投影面的MOEA/P算法实现最大化覆盖区域,最小化节点部署成本。实验结果表明,采用MOEA/P算法进行节点部署优化比采用MOEA/D算法在IGD指标上降低了18.5%。     

基于蚁群算法的传感器网络节点部署设计

传感器网络节点的人工部署是一类重要的应用方式,为了解决传感器网络节点部署位置的优化问题,提出了基于蚁群算法的传感器网络节点部署设计算法Easidesign.针对蚁群算法在解决传感器节点部署的扩展性问题,提出了贪婪策略、额外信息素蒸发机制等改进方法.Easidesign算法最大特点是充分考虑到当sink节点处于不同位置时对传感器节点部署设计的影响,并且能保证每个部署的节点与sink的连通性,因此Easidesign具有很大的实用价值.通过大量仿真与实验,不仅证明了算法的有效性,而且给出了如何设计算法中的关键参数等问题.     

一种基于数据融合的WSN节点部署策略

采用非均匀的方法部署节点,提出了一种基于数据融合的节点部署策略.针对节点数据采集率恒定的圆形网络场景,根据避免能量空洞以及降低数据冗余度的思想部署传感器节点,通过该策略使得网络达到次级能耗均衡.仿真结果表明该方法能够缓解能量空洞问题,延长网络生命周期.     

基于遗传算法的无线传感器网络节点优化方法研究

随着科技的不断发展,传感器网络得到了极大的发展,其拥有极为广阔的应用前景,已被应用于智能家居、空间探索、军事、健康护理以及环境监测等领域。文章就其测控系统所具有的特殊性,提出了一种可以达到节点连通约束来对节点数量加以减少的新模型,同时利用遗传算法对其加以优化计算。要想使节点收敛速度大幅提升,文章将采取以二分法为基础的遗传算法进行研究。     

自适应多传感器网络覆盖节点部署技术研究

基于多传感器节点圆形数据采集区域相切形成一系列相似三角形在几何原理上的有效性和可行性,提出了一种基于相似三角形的网络节点协同控制节点部署技术.首先把数据采集区域分割为多个几何相似的三角形,保证对监测区域无缝覆盖的同时聚集最少的传感器节点;其次在簇首节点与分簇区域内的传感器节点之间构建高效拓扑;然后建立一种自适应节点失效重建网络拓扑控制机制.仿真实验表明,该节点部署算法可以对监测区域实现完全无缝覆盖,保持网络整体性能高效以及数据传输的可靠性..     

基于改进NSGA-Ⅱ的移动汇聚异构WSN多目标优化

阐述无线传感网络中多sink节点调度,提出多目标优化的移动汇聚节点调度模型,改进NSGA-Ⅱ算法。该模型以能耗最小以及覆盖率最大作为优化目标,通过预测节点寿命来构筑新的目标函数,对节点死亡轮数进行聚类并以此为基础进行汇聚节点移动调度,减少了网络拓扑结构变化带来的影响。     

基于节点休眠的水下无线传感器网络覆盖保持分簇算法

为有效延长水下无线传感器网络的生命周期、保持网络覆盖率,该文提出一种基于节点休眠的覆盖保持分簇算法。首先计算网络节点的覆盖冗余度,并对覆盖冗余度高的节点执行休眠策略,然后以网络覆盖率及节点能耗均衡性为目标,采用多目标算法进行求解,再利用TOPSIS法从非支配解集中选出较优解,当有节点死亡时,通过唤醒策略保持网络覆盖率。仿真结果表明,与目前较好的网络规划算法相比,该文算法能够更好地降低网络能耗,延长网络生命周期并保持网络对环境的覆盖率。     

煤矿智能救援系统井下WSN节点分级部署方法

煤矿智能救援系统,通过井下无线传感器网络监测数据,为系统提供安全预警支持.由于井下巷道错综复杂,不同的节点部署方法会影响井下监测数据传输的可靠性.为了节省无线传感嚣网络资源及维持网络的可靠通信,提出一种分级部署无线传感器网络节点方法,主干网节点采用最大通信距离算法部署,备用节点采用分级部署方法.仿真结果表明该方法有助于提高网络通信的可靠性,延长网络寿命,提升网络健壮性.     

面向数量最少化的双层WSN中继节点部署算法

提出2种算法,目标是在监测区域部署中继节点,以便所有的传感节点都能和至少一个中继节点进行通信,同时保证中继节点数目最小化。整数线性规划最优解算法是对已选择出的CRegions通过数学上的整数线性规划的方法找到部署中继节点的最佳区域;传感网络规模较大时,提出启发式算法,将每一次排序后含传感节点个数最多的集合作为部署区域,经过多次循环排序后近似的找到部署中继节点的最佳位置。最后通过与2个同类算法在相同参数环境下进行仿真实验,比较仿真结果证明整数线性规划最优解算法及启发式算法在覆盖所有传感节点的前提下,部署中继节点最小化的性能较好,并且其部署时间也在可以接受的范围之内。     

基于改进微粒群算法的WSN节点调度

为了降低无线传感器网络监测区域节点能耗和延长网络生命周期,设计了一种基于改进微粒群算法的节点调度方法.首先,以网络覆盖率和休眠工作节点数为目标建立了系统的数学模型,然后设计了粒子的编码方式、适应度函数以及自适应动态惯性权重,并定义了使用改进的微粒群算法对传感器网络节点调度的具体算法.仿真实验表明,该方法能正确地实现无线传感器网络监测区域的节点调度,在迭代次数较少时,就能以较少的节点获得较高的网络覆盖率,且与其他方法相比,具有收敛速度快和全局寻优能力强的优点.     

3D node deployment strategies prediction in wireless sensors network

ABSTRACT

3D Deployment plays a fundamental role in setting up efficient wireless sensor networks (WSNs) and IoT networks. In general, WSN are widely utilised in a set of real contexts such as monitoring smart houses and forest fires with parachuted sensors. This study focus on planned 3D deployment in which the sensor nodes must be accurately positioned at predetermined locations to optimise one or more design objectives under some given constraints. The purpose of planned deployment is to identify the type, the number, and the locations of nodes to optimise the coverage, the connectivity and the network lifetime. There have been a large number of studies that proposed algorithms resolving the premeditated problem of 3D deployment. The objective of this study is twofold. The first one is to present the complexity of 3D deployment and then detail the types of sensors, objectives, applications and recent research that concerns the strategy used to solve this problem. The second one is to present a comparative survey between the recent optimisation strategies solving the problem of 3D deployment in WSN. Based on our extensive review, we discuss the strengths and limitations of each proposed solution and compare them in terms of WSN design factors.     

基于网格分簇的无线传感器网络节能算法

无线传感器网络中,能量消耗问题一直最受人们关注.为了节省网络能量,针对现有算法存在的冗余节点过多以及能量利用率较低等问题,在以往算法的基础上,提出了一种基于网格分簇的节能算法,即基于网格分簇的无线传感器网络节能算法EABGC(Energy-saving Algorithm Based on Grid Clustering).该算法采用虚拟网格和贪婪算法等来节约网络能量.通过仿真实验,该算法与LEACH协议相比,能减少网络的能量消耗,从而达到节能的目的.EABGC算法,能有效地降低网络消耗,实现节能效果.     

Coverage‐aware connectivity‐constrained unattended sensor deployment in underwater acoustic sensor networks

Careful deployment of nodes in underwater acoustic sensor networks in a distributed manner with the goal of maximized coverage and guaranteed connectivity is a challenging problem because it is very difficult and costly to access the 3D underwater environment. This paper presents a novel algorithm for self‐deployment of nodes in underwater acoustic sensor networks assuming that the nodes are randomly dropped to the water surface and form a densely populated connected network at the water surface. The idea of the algorithm is based on calculating an optimized depth for each node in the network in such a way that the possible sensing coverage overlaps are minimized and the connectivity of final topology is guaranteed. The algorithm has three main phases. In the first phase, nodes are organized in a tree structure that is rooted at the surface station. In the second phase, the depths for all nodes are computed iteratively at surface station. In the final phase, the calculated depths are distributed to nodes so that the nodes start sinking. The performance of the proposed approach is validated through simulation. We observed that the proposed approach performs at least 10% better in terms of network coverage than contemporary schemes in the literature. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于WSN的果园环境监测系统的节点设计

针对当前高品质水果生产与果园环境在线监测的需要,设计了一种利用具有自组织特性的无线传感器网络对环境温湿度、土壤湿度、叶面湿度等环境参数进行在线监测的系统。该系统采用分层式网络体系结构、低功耗网络节点设计,并通过GPRS通信实现上位机监测并与手机信息交互。实验结果表明,能较好地满足果园环境在线监测的要求。     

基于ZigBee的无线传感器网络平台的设计

通过对ZigBee无线传感器网络技术的研究,采用Atmega128L和CC2420设计并实现了一个基于ZigBee无线传感器网络平台,并对该平台的硬件结构设计做出了详细的介绍,实验测试该平台具有低功耗、高可靠性,易组网及稳定性好等优势,具有广泛的应用前景。     

无线传感器网络中基于DV-Hop定位算法的改进

根据信标节点到达未知节点的跳数信息,将未知节点接收到的信标节点划分为3个级别,即到达未知节点跳数为1的节点为第一级节点、跳数为n的节点为第二级节点,剩余的为第三级节点。为此,在未知节点的信息表中定义了两个计数器,即counter1和counter2。计数器的值不同,意味着所选择的定位方法也有所区别。此外,跳数为1的情况下,引入了接收信号强度指示(RSSI)模型进行定位。同时,文章也详细阐述了对传统的DV-Hop算法的改进。     

基于无线传感网的矿井环境监测系统

无线传感器网络具有自组织路由、低功耗、低成本的特点,非常适合运行在某些恶劣甚至危险的远程环境中。本文给出了一种基于无线传感网的井下环境监测系统方案和设计,详细描述了系统架构、无线节点和网关硬件和软件设计、上位机信息分析和处理等。特别对系统中的关键技术,如节点电量管理、自组织路由实现、网关与上位机通信协议等进行了阐述。     

工业泛在传感网络信息融合机制下的能耗研究

工业复杂系统运行中产生的状态信息是测控系统稳定性——系统诊断的重要数据。采用工业泛在无线传感器网络可实时采集多组件的海量状态信息,而信息融合技术能够降低海量测量数据的模糊度,提升系统诊断准确度。本文研究不同融合机制下传感器网络能耗,推导出T时间内网络能耗理论计算公式。通过传感器网络实验系统平台实测分析表明,相同能耗参数的归一化实验数据与理论计算结果吻合较好。实验数据指出,Relay传输需要采取必要冗余机制,避免节点能耗不均衡性引起网络传输性能振荡。