面向多状态节点的移动WSNs的区域覆盖可靠性分析

监测区域的覆盖要求和向信宿传输数据的可靠性是多状态节点的无线传感网络(Wireless Sensor Net-works,WSNs)应用的关键.为了量化覆盖要求和数据传输的可靠性,提出区域覆盖-可靠(Area Coverage Reliability,ACR)指标.ACR指标结合WSN可靠、区域覆盖、能耗、信宿的移动、节点的随机值日率以及节点的多状态.并利用Monte Carlo仿真方法,构建能量矩阵评估节点和值日率对ACR的影响.能量矩阵反映了节点的剩余能量、向邻居节点传输数据所消耗的能量以及网络连通率.仿真结果表明,ACR并不随节点数的增加而呈线性增长,但值日率的增加使ACR下降.     

基于网格划分的无线传感器网络多重覆盖算法

为了延长无线传感器网络的工作周期,在满足网络覆盖性能的前提下,可利用调度算法让一部分节点进入休眠以节省能量。提出了一种基于网格划分的无线传感器网络多重覆盖算法,新算法包括冗余节点判断和节点调度两部分。将节点覆盖区域划分为多个网格,通过判断各个网格是否满足覆盖要求,进而判断节点是否冗余。新算法给出了边界冗余节点判据,在调度过程中能够克服边界效应的影响,同时通过冗余节点能量比较,避免了休眠冲突和覆盖盲区的产生。仿真结果表明,与传统的CPNSS算法相比,新算法对冗余节点的判断更为准确,在网络工作集和平均覆盖度两项性能评价指标上均优于传统调度算法,且对网络节点数量增加造成的影响不敏感,能够有效地减少网络冗余,起到了提升网络性能的效果。     

异构无人平台不规则区域协同侦察部署方法

针对未来无人化陆战场有人/无人混合编队中异构平台携带多型侦察装备的协同侦察部署问题,提出自适应粒子群-区域最优匹配（PSO-ROM）算法。采用参数自适应和局部变异方法对粒子群优化算法进行改进,并对异构平台中探测性能最优的多个同类型传感器进行优化部署;针对异构平台中的多个其他类型传感器,采用区域最优匹配算法,依次对尚未覆盖的空白区域进行优化部署,直至达到侦察部署目标。实验结果表明,采用PSO-ROM算法进行异构传感器不规则区域部署时,算法执行时间相对于传统粒子群算法平均缩短91%,覆盖率平均提升14.9%,各节点移动距离平均缩短0.65 km。采用PSO-ROM算法开展重要区域的多频谱覆盖时,雷达波段、可见光波段和红外波段的平均覆盖率分别为91.0%、94.3%和96.1%。当覆盖比F达到1.2时,待部署传感器资源的利用率已接近饱和,再增加更多的传感器资源将不会对覆盖率产生明显的改善效果。     

无线传感网络中基于Dijkstra算法的分簇路由

无线传感网络（Wireless Sensor Networks,WSNs）的网络寿命与节点的能耗直接相关。分簇路由是缓解节点能耗速度的有效措施。但是若分簇路由所选择的簇头位置以及数据传输路径的不合理,会加剧节点能量消耗,缩短网络寿命。为此,提出一种基于Dijkstra算法的分簇路由（Clustering Routing-based Dijkstra,CRBD）。CRBD路由先利用节点的剩余能量及离汇聚节点距离信息选择部分节点作为簇头,并禁止拥塞节点担任簇头。利用贪婪启发式算法构建簇。利用Dijkstra算法构建簇头间的最短路径,缓解簇头的能量消耗。仿真结果表明,相比于基于改进萤火虫聚类的能效路由（Energy Efficient Routing based on Improved Firefly Clustering,EIFC）,CRBD路由中节点的平均能耗下降了约12.3%,并且CRBD路由的数据包传递率保持在85%以上。     

超启发式传感器选择算法

在传感器管理中,传感器的选择算法计算是目前需求量最大的问题,采用超启发式算法降低传感器选择算法的复杂度计算.依据协方差控制提出的传感器选择目标,从启发式的贪婪算法入手,研究贪婪/均匀和贪婪/次序两种超启发式算法在传感器选择算法中的应用,以提高传感器管理的运算效率,降低其计算复杂度.最后对这两种方法进行了仿真比较.     

有限数量机载雷达目标覆盖价值算法

针对有限数量机载雷达目标覆盖价值问题,建立了机载雷达载机待选轨道中心点(COCP)概念;分析了COCP和目标点之间的关系,给出了有限数量机载雷达目标覆盖价值问题的数学模型。通过分析有限规模COCP集合的方法,建立了多个机载雷达部署约束条件的数学模型。通过对COCP集合和目标点集合进行约束排除和聚类,简化了研究问题。总结出了有限数量机载雷达目标覆盖价值数学模型的最优解和启发式次优解,实例仿真结果表明该模型和算法的有效性。     

多轨道大规模无线传感网络移动数据收集机制

针对无线传感器网络WSNs(WirelessSensorNetworks)能耗平衡问题,提出了一种多轨道大规模移动数据收集机制,简称为MTM(Multi-Track Mechanism)。MTM包括节点估计、能耗评估、多轨道能量平衡等3个阶段。通过使用MTM机制确定MS(MobileSink)的多轨道移动路线,可以优化整个WSNs的节点能耗。仿真表明,MTM是一种高效的数据收集机制,在节点能耗平衡、网络寿命延长方面有着突出的特点。     

基于非合作博弈的栅栏信息覆盖虚拟节点组合算法

邻近节点通过协作感知和信息融合组成虚拟节点,能够增加信息覆盖栅栏长度.基于非合作博弈模型,设计了一种完全分布式的虚拟节点组合算法DVSF算法.DVSF算法面向栅栏信息覆盖应用,以尽量增加整个网络的信息覆盖栅栏长度为目标,将合适的邻近节点组合成虚拟节点,提升了整个网络的栅栏信息覆盖性能.仿真实验验证了DVSF算法的有效性...     

融合遗传蚁群算法的区域覆盖卫星星座优化算法

针对特定区域覆盖并密集重访的卫星星座优化设计问题,采用回归轨道和共星下点轨迹星座的设计方案,提出特定区域内重点地区权值排序覆盖并融合遗传蚁群算法优化求解卫星星座轨道参数的方法。分析区域覆盖星座的设计需求,建立回归轨道覆盖区域模型,利用遗传蚁群算法计算出最优轨道根数,使用共星下点轨迹星座求解算法求出所有星座参数。仿真实验结果表明优化设计的星座满足对于区域目标的覆盖时间和重访次数需求,并对重要地点按照权值排序进行了侧重性覆盖和重访,验证了算法的可行性。     

舰船维修器材保障点选址决策模型及算法

传统的最大覆盖选址模型没有考虑对服务半径外的需求点的满足和服务时间的响应,而在舰船维修器材保障中,不论需求点到保障点的距离是否大于服务半径,都应对其进行保障服务,且在保障过程中要满足保障时间控制在不影响舰船正常维修任务时间内。针对此问题,运用广义最大覆盖选址模型和时间满意度函数,构建基于时间满意的广义最大覆盖选址模型,并运用一种混合算法———基于遗传模拟退火算法的BP算法对模型进行求解。最后,运用该算法对实例进行了分析计算,计算结果验证了该算法的有效性。