能量非均衡节点在无线传感网络立体空间的LEACH路由研究

针对无线传感器网络中节点初始能量不均匀且工作在立体空间中的网络分布问题,建立了整个无线网络数学模型,介绍了该数学模型中节点与节点间的能量扩散模式,并针对该模型研究网络中节点数据传输的能量消耗形式,给出了基于节点能量消耗模型网络中要选举的最佳簇头个数。通过分析LEACH算法和网络特性,提出了对LEACH算法的改进算法,并利用MATLAB对改进算法进行了仿真。结果表明,改进算法使网络所消耗的能量在节点间分布更加均匀,延长了网络的稳定周期。     

农田能量异构无线传感器网络簇首选择机制

农田无线传感器网络监测过程中,太阳能电池供电的无线传感器网络有着很多优势,同时也存在着成本较高的问题。在农田无线传感器网络监测中加入部分太阳能节点进行监测,可以降低成本并延长网络寿命。研究了农田环境中太阳能供电节点与干电池供电节点同时存在时无线传感器网络成簇过程,在LEACH算法的基础上改进了一种簇首选择方法,每一轮通过2次选举,达到优先利用太阳能节点,提高太阳能节点使用效率的目的。仿真结果表明,通过此方法可以提高太阳能的利用率,减缓节点死亡速度,延长网络寿命。     

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。     

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.     

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。     

基于无线传感器能量消耗的智慧农业异构网络优化

针对智慧农业中无线传感器异构网络的特点,采用能量消耗方法优化,首先给出无线传感器网络结构模型、能量模型;然后随机窗口决策避免大量用户同时选择同一时延间隔发送切换请求;最后通过基于能量消耗网络簇首最优数目进行用户负载动态均衡化和平均剩余能量估计,剩余能量大的节点有较短的选举周期,剩余能量小的节点有较长的选举周期,这样能够充分平衡网络中能量的消耗。试验仿真结果显示,无线传感器能量消耗来进行簇首轮换,使网络能量均匀消耗,延长网络的生存时间,提升节点的适应性。     

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.     

温室下无线传感器网络簇首选择算法

无线传感器网络被广泛地应用于温室环境下采集环境数据信息。温室环境不是复杂和大型的环境,但是由于无线传感器网络本身的特点以及节点的能量消耗等原因都会导致网络寿命缩减。在低功耗自适应集簇分层型(low energe adaptive clustering hierarchy,简称LEACH)协议的基础上,考虑了温室无线传感器网络成簇过程中的节点能量和竞争半径等因素,优化阈值对结果的影响,以延长其寿命。分簇完成后,再将簇头的数据沿通过蚁群算法所得到的最优路径进行数据传输,最后传给汇聚节点。通过Matlab仿真结果可知,节点死亡的速度比LEACH协议慢,数据传输量大,改善了无线传感器网络的生命周期。     

无线传感器网络LEACH协议的改进及仿真

随着网络的发展,无线传感器网络逐渐被应用于社会的各个方面。鉴于无线传感器具有能量有限性的特点,从硬件方面进行改进有一定的难度,所以就引出了无线传感器网络的路由协议,找到一个好的路由算法来延长无线传感器网络的生命周期。本文介绍了最典型的分簇路由协议LEACH协议及在LEACH路由协议算法缺点的基础上进行了改进的算法LEACH-C协议算法。从对两种路由协议的仿真结果来看,改进后的算法能够使各传感器节点的能量得到均衡,网络的负荷也相应得到了均衡,从而延长网络的生命周期。     

农业生产环境监测无线传感器网络路由算法研究

无线传感器网络以其低成本、低功耗、高可靠、自组织等特点,在农业生产环境监控中发挥着重要作用。针对无线传感器网络分簇结构中簇头节点能量消耗过快导致网络分割问题,提出了一种适用于农业生产环境监测的基于事件驱动的能量高效分簇路由算法。网络中所有节点部署完毕后即进入休眠状态,当环境中某个监测数值高于设定阈值时,感知范围内的节点被唤醒并启动事件响应分簇机制。在簇成立阶段,随机选择一个节点elector广播请求分簇消息,并接受其他唤醒节点的响应,elector根据各节点能量情况,选择剩余能量最大的节点作为簇头节点,能量次之的为下一轮elector;在数据传输阶段,根据节点剩余能量及到基站(BS)的距离选择转发节点。仿真实验结果表明,该路由协议减少了簇成员之间的通信开销,使得网络中各节点的能量消耗更加均衡,有效延长了传感器网络的生命周期。     

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.     

基于改进蚁群算法的智慧农业无线传感器网络路由优化研究

为了提高智慧农业无线传感器网络路由的生存时间,节点能量消耗相对均衡,采用改进蚁群算法。首先建立无线传感器网络模型和约束条件;接着通过消耗能量预测节点传输能力,剩余能量、过载区域以及覆盖冗余度构成适应度函数;然后改进蚁群算法,包括基于最佳路径的目标函数值信息素分配策略,二点交叉算子对信息素分配策略对应的任意2个网络节点序列进行优化;最后给出无线传感器网络路由优化流程。试验仿真显示本研究算法使无线传感器网络路由的节点间剩余能量差异性最小,网络生存时间较长,不同节点数接收数据包平均剩余能量较多。     

面向农业环境的无线传感器网络部署算法研究

设计了基于改进微粒群和初始能量分配的综合优化算法。通过合理的无线传感器网络节点部署,在保证网络通讯质量的同时,根据不同节点的实际功耗,均衡每个节点的能量,有效延长整个网络的生命周期,促进无线传感器网络技术在农业环境监测中更广泛的应用。     

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。     

农业物联网ZigBee路由节点北斗定位研究

针对目前基于Zigbee无线传感器农业物联网中某些边缘节点无法进行三边测距以及网络中簇节点能量消耗过快导致网络瘫痪等问题,提出一套Zigbee技术和北斗定位技术相结合的方案。使用已有的CLZBR路由协议,减少能量消耗,防止簇头节点能量消耗过快,延长网络寿命;针对网络中某些簇节点的位置信息缺失问题,在传统的边界盒算法上提出了一种改进型边界盒算法对边缘节点进行粗略定位;通过试验证明改进型边界盒算法的节点误差率为15.5%,比传统边界盒算法定位误差率下降了16%,是基于加权的三边定位算法的1.5倍,表明该算法不适用于小型的、对精度要求较高的农区内,但可以在某些监测困难的大型西部农业灌区中试用,既能减少硬件成本,又可提高网络覆盖率,并能解决边缘节点位置信息缺失问题,更好地推动无线传感器网络在西部农区中的发展。     

无线传感器网络的关节点分析模型

对随机分布的无线传感器网络中的节点流量因子、汇聚因子和桥接因子进行了理论建模，在此基础上提出了关键节点的理论判据和发现算法.通过实验模拟，发现通过该方法识别出来的关节点是对网络生存期影响最大的节点.通过该方法，可以快速找出传感网中的热点区域和关节点，为提高无线传感网生存期提供了重要的理论依据.     

改进群体智能算法的无线传感器网络覆盖优化

为解决无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)节点分布不均和随机部署中的低覆盖率问题，该文提出一种改进群体智能算法的无线传感器网络覆盖优化算法，即改进的黑猩猩优化和哈里斯鹰优化的混合优化算法(Improved Chimp Optimization and Harris Hawk Optimization Algorithm, ICHHO).该算法首先对黑猩猩优化算法(Chimpanzee Optimization Algorithm, ChOA)进行改进，使用Levy Flight来改善其探索阶段，然后设计一个更新的公式来计算猎物逃逸能量，作为开发和探索之间的选择因素.传感器节点随机部署后，将ICHHO在传感器节点上执行，按照改进策略更新个体位置信息，计算相应的适应程度，找到最优传感器位置，并根据传感器概率模型确定网络最优覆盖率.仿真结果验证了ICHHO对于解决WSN覆盖问题的适用性，与其他优化算法的对比结果显示，ICHHO在提高覆盖率方面优于其他算法.     

基于ZigBee无线传感器网络的森林环境监测系统

设计了一种基于ZigBee无线传感器网络的森林环境监测系统;描述了该系统的构成原理与整体结构,以及基于CC2430芯片的传感器节点和网关的硬件设计和系统软件工作流程.采用的星—簇首—路由的拓扑结构,具有低成本、易于部署、使用寿命长等优点.     

动态博弈下温室无线传感器网络功率控制优化

蔬菜温室内植株和温室结构会影响无线传感器网络信号传输,同时节点间相互干扰也会造成网络性能下降。考虑温室无线传感器网络对高容量低能耗功率控制方案的需求,首先以黄瓜温室为例,通过实验对信号损耗特性进行测试,并建立了信号路径损耗模型。基于此,引入节点信噪比阈值和节点剩余能量均衡比为每个无线传感器节点定义效益函数,在动态博弈下研究了温室无线传感器网络功率控制方案,并得到节点效益函数的适宜匹配权重因子。仿真结果表明,该方案基于设施黄瓜温室无线信号传输特性提供了1种功率控制策略,节点通过动态感知剩余能量与路径损耗能够实施高效节能的功率控制方案,从而降低网络能量损耗,提高网络传输性能。