应用于传感器网络覆盖问题的能量有效性启发式机制

提出了一种解决无线传感器网络覆盖问题的分布式启发式机制。该机制在节能前提下,得到优化的目标覆盖集合,以实现对目标监控区域的完全覆盖,并通过对其中重点目标集合的冗余覆盖来满足对重点目标集的可靠监控。同时,该目标覆盖集合与数据汇集点在通信结构上保持连通性。本文采用了改进的蚁群优化算法（最大最小蚁群混合算法）来实现上述启发式机制。通过构造新颖的启发式因子,人工蚂蚁能够由局域信息感知传感器网络的能量状况和覆盖能力,从而自适应地建立具备通信连通性的数据汇集路径。此外,将信息素浓度调节因子和评价函数引入了信息素更新规则的设计,使得蚁群在扩大搜索范围的基础上,提高了解的质量,且避免了求解过程陷入局部最优。算法的输出为能量有效的优化解集,具备较长生命周期,能够在保证与数据汇集点可靠连通的同时实现对目标区域的有效覆盖。     

基于改进禁忌算法的无线传感网络覆盖优化研究

针对无线传感器网络中因传感器节点高密度部署带来的工作节点集选取难的问题,通过研究网络区域覆盖率与工作节点利用率的多目标组合优化,对基于改进禁忌搜索算法的无线传感网络覆盖优化问题进行了研究。根据传统禁忌搜索算法框架,设计了具有随机和贪婪性质的较优初始解构造,引入多样化扰动策略,增加多样性,提高全局搜索的能力。仿真结果表明,该算法能快速收敛于优秀解,实现工作节点集的优化选取,降低网络冗余,从而控制网络的能耗并延长网络的生存时间。     

基于 Voronoi 网格传感网络近似最少连通覆盖值算法

基于并行处理理念使用Voronoi网格可将平面区域划分为几何体集合的性质,提出了传感器网络正六边形剖分的近似连通最少覆盖算法（ACA‐RH）．Sink节点将信息收集区域进行正六边形网格剖分,然后让传感器节点与各个正六边形网格的位置进行比较来决定自己是工作还是睡眠,从而构造近似连通最少覆盖集．经过理论分析与仿真实验表明,ACA‐RH算法时间复杂度和所需要节点的数量少于SCR‐CADS算法、So&Ye算法．     

模糊环境下的海上溢油应急选址模型

针对海上环境的复杂性和不确定性,为了合理选择海上溢油应急服务设施点,从最大覆盖选址问题进行研究,构建了基于三角模糊数的最大覆盖模型,并给出模型的具体算法．结果表明,该模型对解决模糊环境下的海上溢油应急服务设施点布设是有效的．     

蜂窝网终端直接通信匹配和调度算法

终端直接通信(D2D)技术可以在现有的蜂窝网络架构基础上提高覆盖、频谱利用率和功耗效率。考虑了基于正交频分复用多址(OFDMA)的蜂窝网络中D2D通信的公平资源调度问题,基于比例公平准则将蜂窝用户和D2D用户对的相对可达速率和最大化作为目标函数,提出了一种实用的比例公平调度(PFS)实现算法。仿真结果表明,PFS算法能同时很好地保证蜂窝用户和D2D用户的公平性和吞吐量性能。     

基于粒子群优化算法的三维无线传感器网络覆盖增强方法

针对目前三维无线传感器网络覆盖增强中感知模型不能准确描绘节点的感知性能、覆盖增强算法收敛性不佳等问题,将节点的感知半径融合到现有三维有向感知模型中,提出一种更符合实际感知性能的三维锥体有向感知模型,并推导出节点在二维平面投影的边界条件;将覆盖增强过程分解为俯仰角优化和节点位置优化这2个阶段,并推导出最优俯仰角,从而得出单个节点的最大覆盖范围,进而提高无线传感器网络的覆盖率;将粒子群优化算法引入到三维无线传感器网络覆盖增强中,来优化所有节点的位置信息,进一步改善无线传感器网络的覆盖率。仿真试验结果表明,该方法可有效提升无线传感器网络的覆盖率。     

土壤环境监测中传感器网络覆盖算法的研究

为了解决土壤环境监测中的无线传感器网络节能覆盖问题。通过将感兴趣区域用r/2正方形网格划分,建立坐标系,根据传感器在网格中的位置及其覆盖度确定其是否激活,通过节点的覆盖度及邻节点的状态休眠重复覆盖的传感器,最终使激活的传感器节点能够最大限度的覆盖感兴趣的区域。结果表明:该方法能够很好的覆盖感兴趣的区域,且能够节省能量,延长网络的工作时间。     

基于动态综合评价的无线传感器网络数据转发算法

为了延长无线传感器网络的生存周期,必须在传感数据转发过程中尽量均衡节点能耗。利用动态综合评价有效转发节点的多属性信息来进行下一跳节点的选择,通过最优邻居节点转发传感数据可以达到网络数据流量分配合理和能耗均衡的目标。仿真实验表明,提出的算法较同类算法在均衡节点能耗和延长网络生存周期方面具有一定的优势。     

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.     

混合无线传感器网络移动节点部署优化

为了提高随机部署条件下无线传感器网络对目标监测区域覆盖质量,将目标区域划分为彼此相邻但互不重合的子区域,根据各子区域的期望覆盖质量,并利用改进的粒子群算法优化各子区域节点的分布密度;然后在节点间建立虚拟力场,利用虚拟力调整移动节点的部署位置.仿真实验结果表明,该方法能有效优化移动节点的部署,改善目标区域内节点的分布情况,提高无线传感器网络的覆盖服务质量.     

WSN中的路由洞避开机制

贪婪路由选择算法是一种简便高效的路径建立算法,它建立的路径具有非常好的方向性和最优性,是无线传感器网络中基于地理位置的路由算法中非常重要的算法之一,但是,这种算法遭遇到路由空洞问题的可能性比较大.研究了一种路由洞避开机制,仿真结果表明：算法在保证良好的路由方向性的基础上还可以很好地避开路由洞,不仅增加了网络的存活时间,还特别适合应用在异构网络中.     

无线传感器网络中三边定位的聚类分析改进算法

为提高无线传感器网络(WSN)节点定位精度,本文提出一种基于RSSI三边定位聚类改进算法。该算法基于RSSI向量在三边测量定位的结果中引入聚类优化算法,最后得到未知节点的定位结果。数据表明,该算法在无线传感器网络未知节点的定位中定位精度和定位误差都有改进。     

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。     

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.     

一种多接口认知传感器网络体系结构

传统的单接口无线传感器网络由于同道干扰问题的存在，网络性能受到极大的限制。多接口无线网络技术是解决这一问题的有效方案。但是多接口无线传感器网络的频谱接入问题是多接口传感网大规模部署的关键一环。而认知无线电技术能够实现频谱的动态访问，即便是信道拥塞的情况仍能有效改善网络性能，并且在无线传感器网络中表现出较好的传输特性。本文提出一种基于连通支配集的多接口认知传感器网络体系结构。通过分析不难看出，提出的体系结构具有良好的扩展性和容错性能。     

基于时间同步的WSNs声音定位系统研究

研究了基于时间同步的声音定位测距TDOA算法,TDOA算法的定位精度精准性取决于测量时间差,如果测量时间值误差过大,根据估计距离得到的TDOA算法得到的距离误差很大.详细介绍了无线传感器网络定位算法以及基于到达时间差的延时估计定位方法,通过实验论证,解决了由于测量时间差存在误差造成定位误差偏大的问题.为无线传感器网络定位技术的发展奠定了理论基础.     

基于无线传感网络的柱塞气举排水采气控制系统设计

为解决柱塞气举排水采气控制系统中需要人工到井口进行制度调参、现场布线复杂、管理强度大等问题,以柱塞到达传感器信号、油压和套压为监测目标,以气井工作模式为控制目标,设计了基于无线传感网络的柱塞气举排水采气控制系统。该控制系统以CC2530处理器为核心设计井口中央节点、监测节点、控制节点、协调器,采用ZigBee协议实现自动组网、数据监测和控制信号传输。监测节点通过实时监测柱塞到达传感器信号,记录柱塞到达井口时间,实时监测井口油压和套压;利用智能井口中央节点判断柱塞到达井口时间和油套压变化情况,控制节点实现电动阀的精确控制。试验表明,该系统可满足多柱塞气举井实时控制的需求,并可对整个区块柱塞气举井进行实时监测,有效提高了气井生产的管理水平。     

农作物区域中多媒体传感网络智能监测架构的研究与设计

针对农作物种植区域中突发性环境险情的监控问题,笔者创新提出将多媒体无线传感网络应用在无人看守的大面积农作物种植区域,并将多媒体节点与无线传感网络和多媒体网络进行组网连接。本方案通过对视频传感器数据进行目标识别、特征提取处理并联合基础传感器数据对时间、空间进行校准,实现突发地质灾害时及时预警和控制,同时多媒体传感节点可将音频、视频和传感器数据保存在本地或上传到服务器。首先分析基于多层结构的多媒体监控网络架构,优化方案,然后详细介绍硬件设计(多媒体传感节点、数据融合中心等)、软件设计(不失真视频的压缩、传送中数据帧结构等),最后通过测试和仿真验证其可行性和有效性。     

基于ZigBee无线传感器网络的林区局地环境监测系统

针对林区局地环境监测实时性差、长期监测困难等不足,设计并实现了一种基于ZigBee无线传感器网络的林区局地环境监测系统。系统运用无线网络协议ZigBee搭建无线传感器网络,结合GPRS通讯技术将获取的数据发送至监控中心,实现数据的实时显示、存储、分析与可视化。系统主要由传感节点、路由器、网关与监控中心组成,结构简单实用,节点放置位置灵活,不受地理环境限制,能够较好的监测空气中温湿度、大气压强、光照强度、二氧化碳浓度、土壤含水率等林区关键环境因子。通过太阳能供电系统,采用CC2530和CC2591无线通信模块,并将多传感器集成到传感节点,较好解决了无线传感器网络在林区应用过程中的节点能量不足、通信距离短以及监测参数不全等问题,实现了对林区局地环境的实时监测。试验表明,节点在空旷地方有效通信距离最大可达510.6 m,在树林中有效通信距离最大可达177.5 m;在太阳能与锂电池共同供电下,节点能量能够自给自足;在组网测试中,整个网络收包率为96.7%,能够满足林区环境监测要求。     

基于路灯单灯状态监控的无线链状网络路由算法的研究

基于路灯单灯状态监控的无线传感器网络应用,针对链状网络节点负载不均衡和网络节点能量有限的问题进行分析和研究,提出一种适合该应用的新型路由算法,这种新型路由算法根据网络节点可通过功率控制来调整通信距离的前提下,合适的数据传输路径被每个传感器节点选择,使整个网络达到能耗节省,负载均衡的目的。通过仿真验证这种新型路由算法有效地平衡了网络负载,使网络能量节省,网络生命周期提高。