基于功率控制的水下声学传感器网络部署

目前对在传感器网络部署优化的研究中,主要集中在二维传感器部署优化的研究上,对水下三维传感器网络的部署研究特别是以优化网络资源、延长网络寿命为目的水下传感器网络非均匀部署的研究较少。改进了现有传感器探测模型,建立探测功率与传感半径的关系,结合体心立方格覆盖方案,建立了水下传感器网络非均匀部署模型,仿真实验表明,非均匀部署模型有效地控制了节点部署密度,平衡了网络能量,相对于均匀部署模型显著提高了网络寿命。     

固定节点3D网格部署的水下传感器网络分簇路由算法

水下传感器网络是应用于水下通信的重要传感器网络技术。提出了基于固定节点3D网格部署的水下无线传感器网络分簇算法,设计了3D网格的编址和分簇方法,实现了基于地址分配的节点定位,构建了算法的能耗分析模型。采用MATLAB完成了算法的性能仿真,对比了DS-VBF、IAR和GEDAR 3个算法的平均数据传输延迟和网络生存时间(TTL)。实验结果表明,此算法的平均数据传输延迟较短,可明显提高UWSNS的生存时间。     

基于入侵杂草算法的水下目标TDOA定位方法

针对水下传感器网络中定位精度不高的问题,提出了一种基于入侵杂草算法的水下目标定位方法.利用入侵杂草优化算法,以定位误差为目标函数,优化设计未知节点的位置初值;利用初值和距离干扰参数估计粗略解,并引入目标定位误差来构造新的定位方程;根据加权最小二乘算法求解获得未知节点的精确解.通过与克拉美罗下界进行比较,验证了算法性能.仿真结果表明,提出的优化定位方法可得到更好的定位精度.     

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。     

一种面向节点定位的移动信标动态路径规划方法

针对基于移动信标的传感器节点定位问题,提出一种基于在线决策的移动信标动态路径规划方法.针对以往算法大都只适用于节点均匀分布的局限,该方法用移动信标不断获取两跳范围内的未定位节点数目,并向最大覆盖未定位节点方向移动,不需要网络先验信息,即可实现路径的优化.仿真结果表明:与传统方法相比,该方法无需网络的先验信息,在移动路径长度上具有明显优越性,减少了信标的能量消耗,更适用于户外部署的大规模传感器网络.     

水下传感器网络冗余设计

冗余设计可以有效地延长水下传感器网络寿命和提高网络可靠性,基于可靠性理论,考虑水下传感器网络环境及节点垂直移动等约束,在对冗余非共享方案研究的基础上,结合水下传感器网络特点,提出了适合于水下传感器网络特点的冗余共享设计方案,并给出了冗余共享方案的可靠性模型,通过数值计算,研究了网络可靠性变化曲线及冗余节点数与网络寿命的关系。经过MATLAB软件仿真,表明在同一网络寿命情况下,相对于冗余非共享方案,冗余共享方案所需冗余节点数更少,降低了网络部署成本,达到了冗余优化的目的。     

水下传感器网络部署优化研究

水下传感器网络具有广阔的应用前景,但也存在能量有限、延迟较长、部署区域不连通和通信能耗大等问题,理论和实践证明传感器节点的优化部署是解决已上问题的有效方法。为此综合考虑水下传感器网络的工作环境及传感器特性,建立了提高网络可靠性的网络部署模型,给出了网络部署的成本函数及约束条件,并使用遗传算法对传感器节点和中转节点的部署成本及网络生命周期内的能量消耗进行优化。通过仿真实验表明,该模型收敛速度快,部署节点结果合理,达到了较好的优化网络的目的。     

多重优化的分布式无线覆盖探测算法

为满足无线通信网络信号覆盖有效性的实时实地可重复探测的需求,提出一种基于传感器网络的分布式无线覆盖探测算法。通过随机部署于目标区域内的无线传感器节点对无线通信网接收信号强度进行感知和预处理;利用变异函数构造新的BP神经网络目标函数,通过改进粒子群算法优化其初始权值和阈值;利用训练好的网络模型对存在探测盲区的目标区域进行插值估计,并联合传感器节点采集到的数据生成无线通信网络等信号强度线。仿真结果表明,所提算法比其他经典算法具有更高的精度,可有效探测目标区域无线通信网络的信号覆盖情况。     

分布式传感器网络自适应一致性融合估计算法

针对分布式传感器网络的目标一致性状态估计问题,提出自适应一致性融合估计算法。考虑到网络中节点为测距和测方位的传感器,基于观测噪声与目标状态相关的假设,构建量测模型;引用无迹卡尔曼滤波与CI算法得到各节点的局部估计,通过误差矩阵加权更新节点状态以改进一致性算法,实现各节点对目标状态的一致性估计。仿真实验结果表明,该算法能够在快速收敛的过程中实现无中心节点的分布式传感器网络中各节点对目标位置的精确估计,同时又保证各节点之间的一致性。     

基于改进自适应聚类的无线传感器目标跟踪算法

针对无线传感器网络目标跟踪中跟踪精度与传感器节能问题进行研究,提出基于预测的簇头自适应聚类算法,该算法采用动态聚类算法,通过考虑传感器节点剩余能量、节点到汇聚的距离和节点到运动目标的距离3个参数,最大限度地减少簇头与基站间的远程通信,节约网络能量,延长网络寿命,降低目标漏失概率,加入预测机制,采用线性预测的方法预测跟踪...     

基于能量分级和位置预测的高效路由算法

针对车载传感器网络节点移动速度快、网络拓扑结构不稳定、终端传感器节点能量不确定性等特点,提出了一种能量分级和位置预测的高效路由算法ERLP(Energy Rank and Location Prediction based routing)。该算法根据具有不同能量等级的节点将消息传递距离的不同选择那些能量高的节点作为中转节点,并结合节点的分布区域和当前速度,尽量将多个消息副本传递给覆盖不同方向的节点,避免消息传递的局部性。仿真结果表明,与当前典型延迟容忍网络的路由算法相比,ERLP算法在传输成功率、平均延迟时间上具有较大提升。     

适用于传感器网络战场监视系统的无锚点定位算法

针对传感器网络在军事领域的应用。本文提出一种适用于战场监视系统的三维无锚点自定位算法。该算法首先对布撒后的全网节点进行不基于地理信息的分簇算法,缩短了全网坐标建立的启动时间。当簇头节点能量将消耗尽时,再进行基于地理信息的分簇算法更新簇头节点。采用OFDM测距方法后,减小了节点间的测距误差。仿真实验表明,传感器网络鲁棒性较高,在区域为400m×400m×50m的三维空间内,随机放置200个节点,其平均定位误差为0.64%,满足战场传感器监视系统的要求。     

一种能量均衡的战场无线传感器网络路由协议算法

针对战场无线传感器网络中节点能量消耗不均衡以及节点剩余能量问题,提出了一种基于能量均衡的战场无线传感器网络LEACH路由协议的改进算法,该算法主要是对传感器网络中的簇群内节点的剩余能量,以及其传输数据的链路长度这两个方面的权重问题进行了改进,使传感器网络的能量消耗趋于平衡,通过MATLAB平台对改进后的EBLRP协议与LEACH协议进行了模拟仿真,结果表明,新的路由协议能够使网络的生命周期延长13%左右,并且使节点的能量消耗情况有所缓解。     

有源干扰条件下基于NSGA-II的雷达网优化部署方法

雷达网的部署状态直接影响着网络的覆盖能力,尤其是在雷达辐射轨迹受到外力干扰条件下,对网络节点的优化部署更具意义。雷达对部署的任务区域有一定的能量覆盖,不同的任务区也具有不同的重要级别,在不针对特定任务的前提下,实现全方位全纵深的预警能力,雷达网的部署起着至关重要的作用。本文根据覆盖系数和重叠系数为主要优化目标,基于NSGA-II算法进行多目标优化。文章首先定义了覆盖系数和全局重叠系数两个指标,尤其是全局重叠系数打破了以往重叠系数的概念,从全局出发引导雷达网优化部署;同时,提出基于NSGA-II的多目标优化部署算法,采用诱导跳跃、基因到位、诱导交叉等候选解生成方式,保持种群多样性,提高算法收敛性。实验表明,部署优化算法耗时较低,不同干扰源部署态势使网络节点部署产生较大差异,多样的候选解生成方法明显提高了算法的收敛速度。     

基于C3D辅助的战场传感器监视系统设计与实现

首先介绍了战场传感器监视系统的定义和各国现有典型系统。其次针对战场监视特殊的应用环境,利用C3D辅助技术,将相对定位与基于三维地图环境下的绝对定位相结合,通过坐标转换和地图匹配将位置信息直观准确反映在电子地图上,设计了基于C3D辅助的战场传感器监视系统,并对该系统进行了实现。最后通过对3D-MDS(C,D)定位算法的验证结果表明,在长1000m×7m宽的道路上,布撒120个节点,对于速度为3m/s的装甲车定位误差仅为2.1687米。该系统可对定位算法的定位精度进行评测及误差进行修正,防止由于误差累积造成误差放大。     

基于自适应动态分簇的二元传感器网络目标跟踪算法

针对二元传感器网络的目标跟踪问题,提出了一种通过设置簇内传感器节点数目门限自适应地调整簇的激活半径、利用少量被激活的节点进行跟踪的方法,并利用一种改进的分布式粒子滤波算法进行目标位置估计以减少粒子数和计算量。仿真结果表明:与传统的IDSQ算法相比,所提出的算法能够在保证一定跟踪精度的基础上,有效降低网络的能量消耗,提高网络寿命。     

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。     

Cocast：一种基于传感器的分布式网络距离预测任意播算法

针对Internet环境中基于网络坐标估计节点间网络距离的问题,提出了一个利用任意播机制分布式的网络坐标预测算法Cocast:所有用户节点均加入一个结构化Peer-to-Peer对等网;对等网中任意的节点均可以发送网络坐标任意播查询消息,该消息被转发到多个负责坐标计算的用户节点,这些用户节点分布式地预测消息发起节点坐标,最终消息发起节点获得一个综合的坐标位置。Cocast基于网络坐标任意播选择提供位置估计的用户节点,利用层次化网络嵌入预测坐标位置,借助位置融合传感器机制过滤恶意节点的影响。实验表明Cocast具有可扩展、快速收敛、渐增精度、抗恶意节点破坏等优点。     

防空多传感器网络的拓扑优化模型

防空多传感器网络是防空网络化作战体系结构的重要组成部分。针对防空多传感器网络的网络结构模型,研究了已知网络中单元节点的位置和数量,如何最优确定网络中继器的位置、数量及其与单元节点的连接关系,即网络拓扑优化设计问题。最后给出了防空多传感器网络拓扑优化设计的数学模型及其求解方法。     

基于最优探测的移动代理WSN目标跟踪算法

针对典型声学传感器构成的WSN(Wireless Sensor Network,无线传感器网络),提出了一种基于最优探测的移动代理WSN目标跟踪算法,通过移动代理采集当前时刻最优探测结果的节点数据集合,利用三边定位法对目标位置进行估计,根据卡尔曼滤波估计目标下一时刻位置和节点剩余能量条件,确定移动代理后续迁移节点。仿真结果表明提出的算法能够有效对WSN中目标进行跟踪,且误差较小。