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。     

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。     

水下传感器网络节点部署算法

水下无线传感器网络作为三维立体监视体系的重要组成部分,其覆盖模型、拓扑控制和能量消耗一直是三大重要基础性研究领域。基于水下监视网络节点随机部署策略研究传感器网络三维覆盖问题,针对水下固定锚节点部署后水平位置不能改变的问题,提出基于加权二分图最大匹配的节点沉降算法,保证所有匹配节点沉降后与理想图案位置的水平距离偏差总和最小,针对三维空间覆盖空洞问题,提出一种基于三维泰森晶胞体结构的覆盖空洞修复算法。仿真结果表明,提出的算法与国外同类算法相比,网络覆盖率提高达7%以上。     

基于遗传算法的无线通信节点部署优化策略

根据无线通信节点部署过程中网络受到区域环境影响和电波传播损耗等实际问题,建立了考虑区域影响的信号衰减模型和无线通信网络覆盖模型,提出了一种综合考虑网络覆盖和通信干扰的优化部署策略。该策略采用了加速遗传算法,大大降低了计算量。基于该优化策略,通过仿真实验得到了特定区域的最优通信节点数和节点部署位置图。     

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。     

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。     

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。     

基于复杂区域栅格化的传感器网络优化部署

为实现对复杂区域的优化部署,对部署区域进行了栅格化处理,引入重点保障区域、优势部署区域等概念,改进了网络保障能力模型,给出了其栅格化表达式,并运用遗传算法对模型进行求解。仿真结果表明,该方法具有易于工程实践、求解精度适中、可对复杂区域的传感器网络进行优化部署的优点。     

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.     

传感器网络在网络中心战中的应用

介绍了传感器网络对比于分立式传感器的优势所在,指出传感器网络通过多点数据融合及任务指派的方法加强传感器网络在监视和跟踪空中目标、地面活动目标、以及特殊目标(如联合战区防空反导、目标战损估计)中的应用。提出了传感器网络应该解决的几个具体问题;包括节点选择与优化部署方面的组建原则、任务指派方面的注意事项、资源管理的目标要求、异构资源信息共享的四种解决方法、以及网络安全(关于网络本身的健壮性以及数据的安全性)等方面的问题和解决方法。     

雷达组网系统抗压制干扰部署优化算法研究

针对雷达组网系统抗压制干扰部署优化问题,讨论了雷达及其组网系统的残剩可探测区动态定量评估模型,定义了雷达及其组网系统的探测能力下降指数、雷达装备利用率及其抗干扰效能指数,给出了一套完整的组网系统抗压制干扰综合效能动态定量评估模型、优化布站决策模型及相应的实用算法。3部雷达组网的仿真试验证明了其有效性。     

能量均衡的围捕任务分配方法

随着水下机器人反围捕策略研究的不断深入,水下机器人围捕变得越来越困难。为此构建一种多层环状伏击围捕模型并设计了基于围捕任务的任务分配方法,使得水下机器人能够充分利用自身的特点更好地完成任务。同时,考虑在围捕过程中随时间推移,系统内能量会出现消耗不均的现象,据此提出一种能量均衡方法平衡系统能量的消耗。实验证明所提出的基于多层环状围捕模型的能量均衡策略任务分配方法能有效提高围捕成功率,延长系统寿命。     

Optimal source placement for point coverage in active multistatic sonar networks

The allocation of underwater sensors for tracking, localization, and surveillance purposes is a fundamental problem in anti-submarine warfare. Inexpensive passive receivers have been heavily utilized in recent years; however, modern submarines are increasingly quiet and difficult to detect with receivers alone. Recently, the idea of deploying noncollocated sources and receivers has emerged as a promising alternative to purely passive sensor fields and to traditional sonar fields composed of collocated sources and receivers. Such a multistatic sonar network carries a number of advantages, but it also brings increased system complexity resulting from its unusual coverage patterns. In this work, we study the problem of optimally positioning active multistatic sonar sources for a point coverage application where all receivers and points of interest are fixed and stationary. Using a definite range sensor model, we formulate exact methods and approximation algorithms for this problem and compare these algorithms via computational experiments. We also examine the performance of these algorithms on a discrete approximation of a continuous area coverage problem and find that they offer a significant improvement over two types of random sensor deployment.     

水下作战网络综述

首先介绍了国外水下作战网络研究的发展现状,详细阐述了美国水下作战网络的研究成果,并简要介绍了我国在水下作战网络研究方面的现状.在此基础上,提出了水下作战网络的概念和网络模型,分析了水下作战网络的特点、网络体系结构与网络拓扑结构、网络协议,然后指出了构建水下作战网络面临的困难,及我国应着重突破的技术难点,希望为接下来的具体研究提供一定的指导.     

Sensor radiation interception risk control in target tracking

This paper is mainly on the problem of radiation interception risk control in sensor network for target tracking. Firstly, the sensor radiation interception risk is defined as the product of the interception probability and the cost caused by the interception. Secondly, the radiation interception probability model and cost model are established, based on which the calculation method of interception risk can be obtained. Thirdly, a sensor scheduling model of radiation risk control is established, taking the minimum interception risk as the objective function. Then the Hungarian algorithm is proposed to obtain sensor scheduling scheme. Finally, simulation experiments are mad to prove the effectiveness of the methods proposed in this paper, which shows that compared with the sensor radiation interception probability control method, the interception risk control method can keep the sensor scheduling scheme in low risk as well as protect sensors of importance in the sensor network.     

基于RBF神经网络和定性趋势分析的传感器故障诊断

针对传感器偏置故障及漂移故障,提出了一种基于RBF神经网络和定性趋势分析的传感器故障诊断方法.该方法充分利用控制系统闭环回路测控信息,建立RBF神经网络预测器,通过将RBF神经网络的预测输出值与传感器实际输出相比较获取残差序列,根据残差首先判断传感器是否发生故障,然后用定性趋势分析方法获得传感器偏置故障和漂移故障的辨识...     

基于正交实验设计的UAV编队配系优化方法

针对多无人机执行对地攻击作战任务的背景,建立了编队对地攻击模型,提出了基于正交实验设计的编队配系优化方法。在考虑多机协同作战因素下,构建了编队目标分配的基本模型;以探测、识别和杀伤为基本过程,构建了攻击过程模型;以空袭方付出代价、防空方毁伤程度和作战效率为依据,构建了目标函数模型,分析了模型中中间变量与目标函数之间的关系;利用正交实验设计原理,研究了编队配系优劣的评价方法。实例分析表明,该方法能够在已有的资源约束条件下,给出编队的最优配系方案。