基于能量均衡的无线传感器网络生命周期延长策略

为了从能量均衡角度出发解决无线传感器网络生命周期延长问题,从而延长整个物联网生命周期,针对无线传感器网络节点遭遇"路由空洞"的时候出现路由中断和生命周期缩短现象,分析能量消耗原理,构建最优跳数模型和能量均衡协议,并提出采用能量均衡的思路减少节点能量消耗。实验仿真发现,应用能量均衡协议使无线传感器网络节点能量分布更加均匀,节点能量消耗时间明显变长,而个别节点能量消耗速度明显大于其他节点的情况得以减少,达到延长无线传感器网络生命周期的目的。仿真结果验证了该方法的可行性。     

一种能量高效和均衡的无线传感器网络分簇数据融合算法

在无线传感器网络中,如果传感器节点之间的能耗不均衡,一些能耗进度较快的节点会过快失效,继而导致网络过早无法正常工作。为了解决分簇无线传感器网络在数据收集过程中所存在的节点之间能耗不均衡问题,提出了一种新的分簇数据融合算法。该算法将网络划分为大小不等的栅格,并根据剩余能量使簇首分别在每个栅格的节点中轮转。簇首消耗的能量越多,其所在的栅格也越大,栅格内有更多节点参与簇首的轮换以分担能量负载。通过该方式,算法能够提高节点的能耗均衡程度。另外,考虑到无线传感器网络的能量受限,算法还采取了一系列措施以节约能量。仿真实验结果表明,算法在能量使用效率、网络生命周期以及能耗均衡程度三个方面都具有较好的性能。     

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。     

基于Contiki的无线传感器网络平台设计与实现

无线传感器网络由大量节点组成,网络面临的问题很难全部被仿真工具描述,因而由仿真得到的无线传感器网络应当在部署之前进行物理测试.根据无线传感器网络节点的一般架构,设计完成了一批体积小、成本低、功耗低、硬件资源丰富和代码开源的无线传感器节点,组建了一个无线传感器网络实验平台.在平台上移植了Contiki操作系统管理节点的软硬件资源,设计实现了射频芯片、串行接口和温度传感器的驱动程序.采用6LowPAN协议构建自组织网络,验证了平台的节点通信半径和组网效果.试验表明该平台完整支持6LowPAN协议,采集数据的可靠性、网络的健壮性和通信半径等指标,可以满足无线传感器网络节点定位与环境变量检测等应用的需求.     

面向定位的分布式无线传感器网络细粒度调整方法

针对在初始的部署条件下不可定位的无线传感器网络,提出一种分布式的面向定位的网络调整方法。该方法通过节点所处的路径信息判别确定该节点的调整策略,从而使初始状况下不可定位的网络达到可定位条件,该方法仅需调整约11%节点就能够将稀疏的网络调整至可定位,比当前最好的网络调整方法减少了约40%。此外,该方法采用分布式执行策略,从而将定位所产生的通信负载和能耗均衡到网络中的多个节点,克服了先前集中式方法的可扩展性限制。大量的仿真实验结果表明,该方法较现有方法而言具有更高的执行效率。     

基于粒子群算法的WSN多目标跟踪能量均衡算法

为了满足无线传感网络下多目标跟踪对于跟踪精度与网络寿命的需求,提出一种基于粒子群算法和势均衡多目标多伯努利滤波（cardinality balanced multi-target multi-bernoulli filter,CBMeMBer）的多目标跟踪能量均衡算法。算法通过粒子群算法计算网络能量中心,围绕能量中心形成传感器簇从而改善网络结构,在CBMeMBer滤波的基础上,借助Cauchy-Schwarz散度作为评价函数优化传感器节点量测更新顺序,以保证多目标跟踪精度。通过仿真结果证明算法在多目标跟踪精度与网络能量均衡性上的优势。     

基于簇的无线传感器网络服务发现机制研究

如何及时有效地发现并使用服务,是实现无线传感器网络实际应用的关键。在分析现有的无线传感器网络服务发现机制基础上,提出一种基于簇的无线传感器网络服务发现机制。该机制根据节点的综合性能指标值动态选择簇头,并对簇头列表中的服务请求和服务响应按照优先级级别进行传输,提高了服务发现的性能和系统的稳定性。仿真结果表明,与同类的服务发现机制相比,该机制在命中率、时延方面具有较大的优越性。     

一种用于GAF协议的优化邻居表算法

GAF协议是一种基于地理信息的无线传感器网络路由协议,由于采用多跳传输,将导致热区的产生。提出了一种优化邻居表算法,可以有效辨识GAF虚拟网格内的节点密度,从而选择密度大的网格通行,以均衡热区能耗,延长网络寿命。仿真结果验证了该算法的可行性。     

无线传感器网络信息质量评估的柔性框架

为建立完整统一的无线传感器网络信息质量评估体系,提出可灵活剪裁的柔性框架来动态地评估无线传感器网络应用中信息的准确性和时效性。该框架基于信息融合理论和时间刻度标记技术,在sink节点聚合网络中所有传感器节点的信息。将信息融合结果近似为真值,利用观测信息与融合结果的数值或语义差异分别评估测量数据和决策信息的准确性。根据信息获取的截止期限和延迟敏感性,分三类描述和建模信息时效性,并通过轻量级的信息获取时间测量法量化。采用滑动窗口机制和增量计算方法,动态地更新评估结果。通过仿真三个目标监测应用场景的信息时效性评估和两个环境监测应用场景的信息准确性评估验证了框架的有效性。仿真结果与信息质量参考基准吻合,表明该框架能够灵活地评估不同无线传感器网络应用中信息的准确性和时效性。     

基于跳数的节点安全定位算法研究与分析

通过对无线传感器网络节点安全定位技术的研究和分析,采用基于跳数的节点定位算法思想获取定位参照信息,提出了一种与硬件无关的基于跳数的节点安全定位算法——HOP-GDSL,该算法用设计的信标节点信息传递协议提供包的认证、保护跳数信息,用现有的锚节点检测虫洞攻击.经仿真实验证明,该算法能有效抵抗恶意节点攻击,实现节点正常定位,并对虫洞攻击有较高的检测率.     

基于动态流能量高效的无线传感网路由算法

针对无线传感网中结点能量受限,提出了一种基于动态流能量高效的路由算法DFEERA(Dynamic Flow-based Energy-Efficient Routing Algorithm)。该算法通过在无线传感网内设置多个基站收集区域内传感器结点的数据流拓扑结构建立数据传输能量消耗模型,将该模型转换为最大流问题求解最优传输路径,作为某时期内结点数据传输路径。随着结点能量的消耗,动态调整该能量消耗模型重新规划路径,作为新的传输路径,从而平衡结点间的能量消耗,提高网络结点的存活率。仿真结果表明,与其他典型的路由算法相比,DFEERA能够更好地平衡结点的能耗,获得更高的能量消耗率和更长的网络生存期。     

新颖的冗余节点无线传感网能量感知分簇算法

针对一类具有冗余节点的无线传感网,提出了一种新颖的能量感知的动态分簇算法NEAC。它基于动态分簇路由机制,根据节点分布密集程度簇内分布一定数量的休眠节点,在数据传输阶段,这些休眠节点不感知和发送数据,当簇首节点的能量消耗达到一定阈值后需要重新轮换簇首,它们被唤醒并根据休眠节点和簇首轮换机制实现快速簇首和休眠节点选举以平衡节点间的能耗。仿真结果表明,与典型的分簇协议相比,NEAC能够更好地平衡节点的能耗,获得更长的网络生存期。     

扩展卡尔曼滤波的有向传感器网络移动目标跟踪算法

针对传感器网络中跟踪目标需要大量的节点协同工作,还需要实时处理和传输大量数据,提出一种基于扩展卡尔曼滤波的有向传感器网络目标跟踪算法(EK-MTDC),重点研究了传感器网络中的扇区数量对节点间数据传输与目标跟踪精度的影响,根据对目标状态的分析,通过压缩参与监测的节点个数,选择激活网络中节点相交区域内的节点对跟踪目标进行监测。仿真结果表明,该算法能在不降低跟踪效果的前提下,降低网络能耗,延长其使用寿命。     

基于认知无线电的无线传感网系统设计与实现

为了提高认知无线电传感器网络(CRSN)中的能量使用效率和性能指标,提出了一种新的基于认知无线电的无线传感网系统,该系统中的传感器节点均使用改进的机会频谱接入路由协议,提出的协议能够更好地增加网络的可扩展性和提高网络性能。构建了精确的信道模型以便评估复杂的室内环境不同区域的信号强度,通过实验模拟对提出系统的性能进行评估。模拟结果显示,相比其他两种路由协议,提出的协议在吞吐量、包延迟及总能量消耗方面表现更佳。     

无标度网络上的队列资源重分配策略

在实际的通信系统中,由于物理条件的限制,每个节点都具有有限长度的队列。研究了在有限队列资源的条件下,队列资源对无标度数据流动力学的影响。提出了一种队列资源重分配策略,策略中节点的队列长度与节点的介数成正比。仿真结果表明,在无标度网络中使用最短路径路由的条件下,所提出的重分配策略可以有效地改进网络的容量。同时对有限队列资源条件下的网络容量进行了理论分析。     

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。     

节点能量均衡和区域重要程度的WSN节点配置算法

提出了一种基于节点能量均衡和区域重要程度的WSN节点配置算法(BEID).该算法将节点的剩余能量作为权重因子,同时考虑不同区域的重要程度,利用加权的Voronoi图确定节点的唤醒概率,从而来确定节点的工作状态.由于考虑了监测区域的重要程度对所属节点的唤醒概率的影响,从而大大加快了探测目标的效率.同时将节点的剩余能量作为权重因子,又在一定程度上使节点的能耗尽可能的趋于均衡.仿真结果表明该算法是有效的.     

无线传感器网络中保证覆盖的最少节点部署

无线传感器网络的能量消耗是空间不均匀的,但当前多数的部署方法考虑得较少,网络的能量利用率低,因此提出了保证覆盖率和网络生存期的最少节点部署问题.基于传感器网络的数据传输特性,从提高能量效率和降低剩余能量的角度提出了节点数递减的重叠放置方法和节点密度递减的随机部署方法.两种新部署方法比已有部署方法需要的节点数少,剩余能量低,因而提高了能量利用率.最后,仿真实验表明,两种新部署策略的能量效率是已有方法的3～4倍.