基于蜂窝虚拟网格的WSN混合多跳分簇路由算法

为了延长网络生存周期,均衡网络能耗,提出一种蜂窝网格的混合多跳路由算法。该路由机制采用正六边形进行单元格划分,在簇头选择阶段引入节点角度比、距离比和吞吐率优化阈值函数自主选择簇头。数据传输时采用簇内单跳和簇间混合跳的模式,在各簇头节点之间传输数据时对路径进行优化减少能量消耗。仿真实验表明,该协议在保证网络高覆盖率下,与传统LEACH、GAF、CRVB算法比较在平衡能耗,延长网络整体寿命上占有优势。

基于UKF的深井监测移动节点定位算法

针对线性系统理论的监测定位技术误差较大且又无法实时监测深井人员及移动设备的位置问题,提出一种基于非线性函数不敏卡尔曼滤波(UKF)移动节点定位算法(U-MPA)。在建立U-MPA监测系统及巷道模型的基础上,采用UKF方法对RSSI滤波测距,通过局部坐标系,实现对移动节点实时定位监测;同时,通过改变锚节点间距密度,实现不同定位精度要求。仿真实验表明:U-MPA算法相比RSSI算法定位误差有明显减小,U-MPA算法的平均定位偏差为RSSI算法的44%。

基于无偏灰色马尔科夫预测WSN数据融合算法

为了降低无线传感器网络节点的能量消耗,延长网络工作时间,提出基于无偏马尔科夫链预测的井下数据融合算法。该算法考虑矿井下监测数据的时间相关性,通过无偏灰色马尔科夫链预测模型,利用以往的数据对未来的数据进行预测,并设置阈值来判断是否需要上传数据,减少数据上传量,从而减少整个网络传输数据的能量消耗,延长网络寿命。仿真结果表明随着阈值的增加,上传的数据比率越小,网络的能量消耗更少,网络的寿命得到有效的延长。

多半径误差修正自适应布谷鸟优化DV-HOP定位算法

针对WSN节点定位中非测距DV-HOP算法存在较大定位误差,提出了一种多通信半径误差修正自适应布谷鸟优化DV-HOP定位算法(MEACS-D).采用锚节点多通信半径广播消息,在跳数计数时将跳数小数化,以减小跳数长短不一造成的误差;再用虚拟相交圆几何方法计算1跳内节点与锚节的距离;通过在未知节点选择平均跳距时,加入各个锚节点权重进行计算来减少平均跳距误差;另引入可自适应搜索步长的布谷鸟算法代替极大似然估计法来定位节点坐标,以提高定位精度.通过仿真,在不同锚节点、通信半径、总节点条件下MEACS-D算法较DV-HOP算法和原布谷鸟DV-HOP算法(CS-D)算法定位误差平均下降39.7%、10.6%,证明MEACS-D算法能有效减少定位误差.

基于误差修正距离约束的深井巷道目标定位算法

针对基于距离约束的井下定位算法本身存在的近似误差,尤其在锚点附近定位误差较大的问题,通过改进算法,引入1个误差系数ω,并以此为依据,来选取误差较小的边作为定位信息来源,同时引入修正系数ε来进行修正分割点,使其更加接近于垂足,以此来减少定位的误差。仿真结果表明:改进算法的平均定位误差远小于原定位算法,约为1/4;改进算法的最大误差小于1.5 m、最小误差为0.2 m;改进算法不仅定位精度优于原定位算法,且计算复杂度较低,更加适用于深井环境定位。

基于阶次序列与凸规划的铀尾矿库监测定位算法

在铀尾矿库放射性核素泄露污染WSN监测中,针对凸规划定位精度低的问题,提出一种基于阶次序列的凸规划定位算法。通过划分子区域缩小未知节点几何约束范围,建立各子区域的重心坐标到锚节点的阶次序列表,计算未知节点序列与序列表的相关度,并以最大相关度的子区域重心坐标为定位结果。使该改进算法满足低密度条件的定位并能减少其计算量提高定位精度。经过仿真,新算法较凸规划算法在定位精度上提高了14%。

基于刚分簇与鸡群优化的深井无线传感网络定位算法

针对矿井环境因素对无线传感器网络定位的制约,提出一种基于刚性分簇与鸡群优化的无线传感器网络定位算法(RCCSO).首先,以传感网络中均匀分布的锚点为簇头,基于刚性图理论提出分簇算法对整个网络进行分簇并保证每个簇都是全局刚性的;其次,利用鸡群算法对簇内进行相对定位,求得簇内最优相对位置解集;再次,不同簇以锚点为旋转中心旋转不同角度,并利用鸡群算法求出旋转角度的最优解集,进而求得全局节点最优位置;最后,仿真结果显示,与多维标度MDS-MAP算法及自适应局部区域循环搜索DALSA相比,所提算法在精度上有较明显的提高.

遗传禁忌搜索的能量均衡深井安全监测WSN分簇路由算法

针对深井巷道无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)安全监测中节点能量消耗不均匀导致网络生命周期较短的问题,在分析低功耗自适应集簇分层型算法(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH)、遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和禁忌搜索算法(Tabu Search Algorithm,TS)的基础上,提出遗传禁忌搜索的能量均衡深井安全监测WSN分簇路由算法(GTSR-EB),以分簇方式来减少数据发送量与寻优开销,利用优化GA算法和TS算法进行多路径搜索以选出一条能耗均衡、路径传输距离最短的最优路径。仿真实验表明:GTSR-EB算法网络存活周期为LEACH算法的2.17倍、GA算法的1.18倍,GTSR-EB网络能量利用率更高、生存周期更长。

基于区域正向分簇与移动节点巷道WSN路由算法

为了适应深井巷道带状空间结构,延长井下监测系统寿命,提出基于区域正向分簇与移动节点巷道WSN路由算法(RPAPC-MN).该算法根据巷道狭长空间环境提出区域正向分簇机制,避免数据折返现象,并利用井下人员与移动设备所配备的节点来转发数据,减少能耗,延长网络生存周期.仿真结果表明,区域正向分簇结构与移动节点的利用能够有效减少系统能耗,延长网络寿命,在巷道环境中RPAPC-MN寿命相比能耗均衡的煤矿井下巷道WSN跨层路由协议(EBUCR)延长了10.4%,相比能量均衡的非均匀分簇路由(EEUC)延长了15.6%.