基于一种蚁群优化算法的农业WSN路由节能研究

事件驱动型的无线传感器网络在农业生产中进行信息采集时,针对节点能量均衡和局部网络控制,提出了基于簇的多路径蚁群路由算法(CBACO).算法根据局部网络节点分布情况以及自身能量情况,利用信息素能量更新模型,动态选择最优路径,降低节点间通信消耗.利用Matlab仿真表明该算法能有效减少节点能耗,延长网络生命期.     

基于距离与移动节点的 WSN分层路由协议

分层无线传感器网络簇首节点容易成为网络瓶颈、制约网络性能.针对此问题,提出一种低能耗的路由协议.采用普通传感器节点与Sink(汇聚)节点之间的距离来量化分级,选取同一量化级别下能量高的节点成为簇首;引入移动节点来承担Sink与簇首之间的数据转发,使簇首只需负责收集本簇成员的数据从而降低其负担.仿真实验验证了基于距离与移动节点的路由技术能高效地克服簇首处网络瓶颈问题,并降低网络能耗,提高网络生存时间.     

一种水下传感器网络中基于节点通信距离的路由协议

根据水下节点到水面基站的距离、节点到水表面的深度、节点的剩余能量,提出一种簇头节点选择算法,探讨3种因素在选择簇头时的最佳权重,并引入基于节点通信距离的路由节点选择过程,据此提出基于分簇思想的路由协议,以解决水下声道高能耗和高延迟的问题。最后通过试验与现有路由算法DBR、DBMR进行对比,结果表明提出的路由协议能耗更低,更适合水下节点间的通信过程。     

无线传感器网络中基于最小跳场的可控半径成簇路由协议

针对无线传感器网络中节点能量有限等特点, 提出了分布式的半径可控分簇算法-CRMH. 该算法不依赖全局信息, 基于节点最小跳数和剩余能量等参数并针对节点能耗分布不均的特点, 构造通信半径大小不等的簇, 使能量合理分布. 理论分析和仿真表明, 本算法在簇首分布和拓扑控制等方面取得了较好的结果, 有效地平衡了网络的能量消耗.     

基于自适应萤火虫的农业传感网络均衡分簇算法

为了减少在非均匀分簇情形下容易出现网络负载不均衡、通信不可靠以及工作不稳定等问题,将群智能萤火虫算法与农业无线传感器网络分簇路由算法相结合,提出一种自适应萤火虫算法农业WSNs负载均衡分簇方法。该算法综合考虑负载均衡和能量消耗2个优化目标,搜索过程充分考虑了网络分簇的负载均衡性、簇内数据传输距离、跳数、时延和带宽等因素,最后选出合适的分簇数,完成源目的节点间的信息传输。仿真试验表明,提出的算法在感知范围内自适应地调整搜索步长,降低振荡现象,提高求解精度。与低功耗自适应集簇分簇型协议(LEACH,low energy adaptive clustering hierarchy)、ACO算法和PSO算法的分簇协议能耗相比,分别节省了32.5%、22.3%和12.8%,有效延长了农业无线传感器网络寿命。     

一种改进的无线传感器网络ACE分簇路由协议

提出一种ACE改进算法,在ACE完成分簇后,对网络中未分簇节点和冗余簇进行合并,降低簇间重叠,使网络中的簇拓扑结构更加合理。仿真结果表明,改进的算法能有效降低网络中冗余簇的数量,降低簇内重叠区域的大小。     

一种改进的无线粮情监测系统路由算法

针对无线粮情监测系统特点,基于LEACH协议提出一种改进的无线传感器网络分簇路由算法—EBHCR。EBHCR采用集中式簇首产生算法;簇内节点以单跳方式通信,簇首与网关间采用距离阈值判断和选择单跳或多跳通信方式;转发节点路径权值综合考虑了节点剩余能量、最优转发距离等因素。用NS2软件对EBHCR和LEACH进行对比分析,仿真结果表明,首个死亡节点出现时EBHCR算法比LEACH算法多运行135轮;70%节点死亡时EBHCR算法比LEACH算法多运行262轮,EBHCR有效生存期是LEACH算法的124.9%。EBHCR算法在能耗均衡性、存活节点数和网络有效生存期方面明显优于LEACH算法。     

基于护林防火的无线传感器网络路由协议研究

近年来随着我国森林面积的逐步扩大,对于森林的保护,也成为国家和社会关注的重点。加强森林防火工作是林业问题中的重中之重。针对护林防火监测中的问题,传感器网络提供了很好的解决方案。在本文中,阐述了1种应用于护林防火的改进的无线传感器网络算法,该算法是基于LEACH算法的改进算法,称为LEACH-HD。该算法通过推导一阶无线能量模型,得到最佳簇首数目,通过加入节点的剩余能量因子和节点与主机节点的平均距离因子,改进簇首节点的选择方式。仿真结果表明,LEACH-HD算法能够提升节点的存活时间,数据接收量,降低网络能耗。     

无线传感器网络中基于最小跳场的可控半径成簇路由协议

针对无线传感器网络中节点能量有限等特点,提出了分布式的半径可控分簇算法-CRMH。该算法不依赖全局信息,基于节点最小跳数和剩余能量等参数并针对节点能耗分布不均的特点,构造通信半径大小不等的簇,使能量合理分布．理论分析和仿真表明,本算法在簇首分布和拓扑控制等方面取得了较好的结果,有效地平衡了网络的能量消耗。     

基于多目标优化的无线传感器网络覆盖控制算法

针对随机部署的混合无线传感器网络覆盖性能及网络使用寿命的问题,在冗余节点检测策略基础上,提出基于邻域扰动的多目标粒子群算法控制移动节点的部署.每一个粒子表示所有可移动节点的一种部署,基于非支配排序策略定义最优粒子的寻找方法,在经典粒子群算法基础上,引入自适应邻域扰动操作,从而有效避免陷入早熟陷阱.通过与其他算法的对比仿真实验,表明该优化算法能更有效地提高网络覆盖性能和降低网络能耗.     

面向农业监控的动态无线传感器网络路由算法

无线传感器网络在农业生产的信息采集、处理和远程控制等方面有广阔的应用前景,目前已有的路由算法存在不支持动态网络,或没有考虑移动式基站等问题.提出基于簇的动态的层次型路由算法,算法支持传感器节点和基站的移动性,采用时分多路访问和活动/睡眠机制,以资源丰富的驱动装置作为网关节点管理簇内移动,为农业生产提供更实用的监测方案,仿真结果表明,该算法具有较低的网络能耗.     

粒子滤波在电子航标节点跟踪中的应用

提出一种高斯粒子滤波求解基于RSSI测距定位的无线传感器网络电子航标节点定位的非线性方程组算法.该算法在每次递推产生新的粒子时充分考虑了当前时刻的量测,使得该算法能很好地利用最新的量测信息.仿真结果表明该算法的节点估计均方误差在3 m以内.可见,它在解决非线性机动目标跟踪问题时有比较好的跟踪性能和滤波结果.     

适应观测场景变化的传感器网络休眠调度算法

针对传感器网络用于数字航道观测时从区域观测到目标跟踪转变的情形,提出一种适应观测场景变化的休眠调度算法.与已有的只考虑区域观测的休眠调度算法不同的是,提出的算法能够让节点感知目标的出现并且自适应地转换状态.仿真结果表明,适应场景变化的休眠调度算法能够在观测场景发生变化时,让更多的冗余节点休眠,从而延长了网络生命周期.     

温室下无线传感器网络双簇头异构成簇算法的研究

在温室下无线传感器网络中,采用基于低功耗自适应集簇分层型算法进行分簇时,存在簇分布不均匀及路由能量消耗过快的问题。因此,本研究基于双簇头异构成簇算法,优化了簇头选择算法。在分好的簇中布署1个异构节点做为第一簇头,根据能量因素选择另1个簇头,2个簇头履行不同的职责,达到均摊能量消耗、延长网络生命周期的目的。其中,采用单跳与多跳结合方法将第一簇头节点信息传送到汇聚节点以达到提高传输效率的目的。仿真结果表明,该算法平衡了静态节点能耗,延长了网络存活时间。     

抗丢包的传感网容积卡尔曼滤波目标跟踪算法

卡尔曼滤波是高斯噪声无线传感网中最常用的目标追踪技术之一。由于无线传感网常被随机部署在一些复杂的环境,所以节点之间的通信会出现丢包的现象。对于传统的卡尔曼滤波器而言,丢包会大幅降低其目标追踪的精度和鲁棒性。针对这个问题,将描述丢包的Bernoulli过程模型融合进容积卡尔曼滤波器,提出了一种抗丢包的无线传感网目标跟踪算法。仿真结果表明:在不同的丢包率下新提出的算法比现有的卡尔曼滤波目标跟踪算法的精确性和鲁棒性都要好。     

云计算数据中心节能调度算法改进研究

针对传统方法对云计算数据中心调度时能耗过高,虚拟机迁移次数过多等问题,本文提出一种新的云计算数据中心节能调度算法.采用面向实时任务的云计算数据中心节能调度算法,保证云数据中心任务完成率;为了进一步降低云数据中心的能耗,构建云计算数据中心功耗模型,分析云数据中心SLA协议违约率和虚拟机迁移功耗对数据中心的能耗影响,采用基于能耗感知的虚拟机节能调度算法合理安置和迁移虚拟机,使虚拟机安装在物理机后无任何负载较低节点,实现云计算数据中心的节能调度.模拟实验结果表明,本文算法与对比算法相比,大幅度降低了云计算数据中心的能耗,且虚拟机迁移次数少,可有效降低虚拟机多次迁移带来的额外支出,是一种有效的云数据中心节能调度算法.     

基于农田的无线传感器网络路由算法优化设计

针对基于农田应用的WSN路由问题,结合WSN层次型路由算法特点,充分考虑传感器节点剩余能量和传输能耗,设计了一种基于蚁群优化的分层路由算法。仿真结果表明:算法实现了簇头多跳路由性能的改善,均衡了网络整体能量消耗,延长了网络生存时间。     

面向新疆平原灌区的LEACH路由算法研究

已研究的无线传感器网络系统多使用于温室大棚、中部平原等环境中,并采用LEACH路由算法均衡网络能量,以达到延长网络寿命的目的;这些网络中节点与节点之间的距离较近、面积规模较小、每个节点能量相对充足,因此在使用LEACH路由算法时不容易出现因选取簇头不当、节点能耗过快而产生网络空洞等问题;但在新疆平原灌区中进行无线布网时,因硬件成本有限、地理环境复杂等各种因素的限制,导致部署出来的无线传感器网络是一种典型的Zig Bee广域网,该网络中节点与节点间距离较远,不同节点之间传输信息时能量消耗过大,因此当网络中选举不当节点作为簇头时会因该节点能量消耗过快而产生节点失效的问题,产生网络空洞现象;本文针对这种现象,在面向新疆平原灌区网络这一限制区域中,联合节点距离、密度及剩余能量提出了一种的改进型LEACH算法,该算法针对传统LEACH算法在随机选取簇头过程中的缺点,在簇头选取过程中,首先将网络按照终端节点与基站之间的距离等级划分为多个区域,使得距离基站越近的节点成为簇头的概率越大,然后通过各个区域中节点密度和剩余能量因素将适合的节点选举为簇头,提高网络利用率,解决网络空洞问题,延长网络生命周期。采用Matlab软件对改进算法进行仿真,实验结果表明在节点稀疏的网络中改进后的LEACH算法比传统LEACH算法的网络寿命提升了16%,且可以满足新疆平原灌区中广域网络要求,减少了网络空洞问题的产生。     

一种路径概率感知的无线传感器网络目标跟踪协议

目标跟踪是无线传感器网络的一种重要应用.目标跟踪协议可分为使用预测和不使用预测两种.许多使用预测的协议假设被跟踪对象保持当前的速度和方向继续运动,但是,在目标沿着一定路径运动时,当处于路径拐点或是分叉点,遵循这种假设的算法很有可能失败.因此,提出一种路径概率感知的目标跟踪无线传感器网络协议.利用路径的拐点和分叉点的目标方向概率信息来预测目标运动新的方向,并且根据节点相对于路径以及邻居的位置来分配感应、通信和运算的能量.提出与路径走向概率相适应的调度方式.概率分析表明,本协议提供更好的目标跟踪效果并且节省能     

能量平衡与QoS保障的无线传感器网络机会路由

针对无线传感器网络应用中存在大量不可靠通信链路,很难实现能效优化与QoS保障,提出一种能量平衡与QoS保障的机会路由协议EQGOR,并结合机会转发特征建立了传输效率、转发时延、转发能效与节点剩余能量模型提出了一种基于多目标粒子群的自适应转发集优化算法,该算法兼顾能量与QoS需求,能实现QoS保障并最大化网络生存时间.仿真实验表明,相比机会路由GOR与传统的QoS多路径路由QuESt,本文提出的EQGOR(Energy balanced and QoS guaranteed Geographic Opportunistic Routing)具有更优的QoS与能量效率.