农田信息采集系统中传感器网络簇内广播认证方案研究

传感器网络在农业生产信息采集领域具有一定应用前景,有限的节点资源限制了传感器网络的实际应用。借鉴分簇传感器网络在提升系统吞吐量、降低系统延迟以及节省能量方面显示出越来越大的优势,在农业环境监测传感器网络中引入分簇思想。已有的动态簇形成方案的典型代表是LEACH,该方案存在安全威胁,而且协议没有提供广播认证功能。由于簇首选择及簇形成的动态性使得大多数已有安全方案不适用于分簇传感器网络。该研究在基于分簇的传感器网络协议中加强安全性考虑,引入簇内广播认证机制,提出针对LEACH的安全解决方案,基于该方案的农田信息采集系统传感器网络性能得到有效提高。     

基于多尺度角点的种子破损特征检测算法

针对种子破损局部特征的检测,提出一种基于多尺度角点准确性检测的簇分类算法。该算法对多尺度破损特征角点分类并进行分类点空间位置和尺度上非最大值抑制确定破损局部结构的簇候选特征点,并以候选特征点来参与特征准确性精化的迭代计算。试验结果表明,该算法去除了常规多尺度角点算法检测破损特征存在的冗余点,有效提高了多尺度下种子破损特征定位准确度,降低了迭代计算的时间复杂度。     

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.     

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。     

基于能效的动态分簇目标跟踪算法

由于传感器节点携带的电量受限,在目标跟踪的过程中,往往会因为电量耗尽而失效.为了降低节点的能耗,延长网络寿命,提出了一种基于能效的动态簇目标跟踪算法,能够随着目标的移动,快速地生成最优的跟踪簇,并根据感知信号的质量评价模型,提出了一种新的簇头竞选机制和节点上报数据的筛选机制,有效地减少了节点的通信总量,降低了能耗.仿真结果表明,该算法与传统的目标跟踪算法相比,具有更高的能效.     

面向现代农业的无线传感网容错路由设计

对著名的ReInForM算法进行改进,提出容错路由算法,采用简单的运算、调整路由可靠度、启用后备簇首等措施,有效地降低系统能耗,提高数据传输的容错性。理论分析和仿真结果表明,该算法具有优秀的性能。     

基于认知无线电的 MANET网络中虚拟骨干网的建立

将认知无线电技术融入MANET网络,利用认知节点的频谱感知功能,实施基于动态信息的簇首和网关选择.以簇首为锚点,通过选择受主用户影响较小的网关节点寻求连通支配集,建立虚拟骨干网.由此生成的虚拟骨干网以簇首为接入点,簇首间的网关承担簇间连接功能.基于权值比较,通过对主用户的位置感知,划分认知节点的空间分布区域并赋以不同的权值设计,实现对网络的分区处理,一方面维持运动中的分簇相对稳定,另一方面减少干扰链路存在的概率.最后通过仿真分析进行了算法的有效性验证.     

基于无线传感器网络的温室环境监测系统

【目的】提出一种基于无线传感器网络的温室环境监测系统低功耗协议,使利用无线传感器网络来进行温室环境监测更节能。【方法】以温室环境监测系统为背景,提出一种改进后的低功耗LEACH协议,并利用NS2仿真软件对改进后的协议进行仿真验证及分析。【结果】改进后的协议能够通过简化簇头选择的过程和加入数据融合模型来节约能量,减缓节点死亡的速度,延长网络的生命周期。【结论】改进后的协议（New DA）比LEACH协议更适合在温室监测系统中使用。     

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.     

农田信息采集系统中传感器网络簇首认证方案研究

在农田信息采集系统的传感器网络中引入分簇结构,可提升系统吞吐量、降低系统延迟以及节省能量。但已有的分簇方案并未在簇形成及稳定阶段对簇首身份进行认证。文章针对簇首认证问题提出了BA-LEACH协议,并通过仿真试验表明协议以较低的能耗增强了系统中分簇传感器网络的安全性。     

基于簇中心动态迁移的一个聚类算法

基于动态簇中心迁移算法对K means算法进行改进,试验结果表明,该算法能够获得一个较好的初始划分,从而获得一个较好的聚类结果.     

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。     

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。     

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。     

例外簇和变分不等式解的存在性

为研究变分不等式解的存在性问题，本提出了一个新的例外簇概念，并且证明了变分不等式或有解，或对任意x，有关于x的一个例外簇．借助于例外簇的这条性质，本通过证明了变分不等式没有关于x的一个例外簇，来说明变分不等式有解，从而得出一个变分不等式解的存在性定理。     

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。     

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。     

林地场景下的超宽带无线信道模型研究

为了研究超宽带信号在林地中的传播特性,依据信道频域测量数据,提出了符合中国超宽带(UWB)技术频率使用规定的林地场景信道模型.信道总体模型采用修正S-V模型.在信道测量信号的后处理中,使用过渡带为高斯滚降特性的类高斯窗来提取符合中国超宽带频谱规范的测量信号,利用CLEAN算法得到高分辨率的离散信道响应,并为信道时域测量信号提出了一种基于小波分析的分簇算法,最后统计提取出了信道模型参数.仿真结果表明,提出的林地超宽带信道模型和实测数据有着相近的时延扩展特性和主要多径个数.