基于改进型A^(*)算法的移动机器人路径规划

针对传统A^(*)算法在路径规划中搜索无用节点较多与消耗时间较长等问题,提出一种改进型A^(*)算法。利用JPS算法优化A^(*)算法搜索效率;提出一种改进路径生成策略,采用梯度下降法进行路径长度优化;引入三次B样条插值算法进行路径平滑处理;为验证改进型A^(*)算法的有效性,选取方形与不规则形两种障碍物区并将其分别在10组不同规模栅格地图上进行仿真实验。结果表明,改进型A^(*)算法明显降低了无效节点的遍历,缩短了运行时间,搜索出的路径更加平滑且长度更短,具有较强的搜索效率。

矿井无线传感器监测网络路由改进算法的研究

分析了煤矿监测无线传感器网络的网络特点及其对应的路由协议的基本要求,针对井下网络拓扑变化频繁的特点,提出一种基于位置信息和网络梯度的贪婪型路由算法。该路由算法很好地解决了节点如何走出空洞现象和如何选择最优下一跳路由节点两个关键问题,路由信息简单可维护性强,研究结果表明该算法下的网络具备很好鲁棒性和可扩展性,满足井下实时监测网络的应用需求。

农田环境无线传感器网络无锚节点定位算法

无锚节点定位算法不需要添加额外硬件,无需锚节点或少量参考节点,仅利用自身的无线收发器即可实现整个网络的节点定位,使定位成本大大降低,是解决由大量廉价节点组成大规模网络定位问题的较好方法。以农田应用为背景,提出一种无锚节点定位算法。该算法从普通节点中选取基准节点以形成坐标系,其他未知节点根据自己到基准节点的距离计算出自身坐标,最终得到所有节点的相对位置。还以实测求平均方法解决了无锚节点定位算法的累积误差问题。算法具有分布式特点,实现过程简单,实用性强。

MHR无线传感器网络梯度场动态调整策略

为了适应无线传感器网络的动态拓扑结构特性、提高数据汇聚的可靠性,MHR无线传感器网络的最小跳数梯度场应该实时动态更新。为节省能量,节点可实时监听其梯度化邻居节点信息并据此动态调整其拥有的最小跳数值,以实现MHR无线传感器网络最小跳数梯度场的廉价动态实时更新。理论分析和仿真结果表明该方法在无线传感器网络物理拓扑结构不发生大规模突变的状态下具有良好的效果。

大规模无线传感器网络分布式无锚节点定位算法

提出了一种低成本的大规模无线传感器节点分布式定位算法——仅需要选出少量参考节点和利用节点自身的无线收发器即可实现整个网络节点的定位的无锚节点定位算法。该算法首先从网络中所有普通节点中按照一定准则选取5个基准节点，以这5个基准节点作为“锚节点”，确定一个坐标系；其他未知节点将根据到基准节点的距离计算出自身坐标。未知节点到基准节点之间的距离通过基准节点建立的跳数梯度场求得，跳数梯度场的建立过程由核心节点触发开始，其他基准节点依次执行。基准节点的选取过程与得到各未知节点到基准节点的距离的过程同时进行。未知节点根据自己到各基准节点的距离，利用牛顿迭代法计算出自身的坐标。为了进一步降低计算量，给出了迭代初值的选取方法。通过仿真实验给出了利用该算法得到的定位效果，并对误差影响进行了对比分析。

基于梯度化邻居节点信息的传感器网络节点距离测量

针对无线传感器网络中节点间接距离测量精度问题,提出一种改进的节点距离测量算法DV-GNN,分析了算法的理论基础,给出了算法的实现步骤。DV-GNN算法以节点的梯度化邻居节点信息作为彼此识别的依据以提高距离测量的分辨率,将分辨率从节点有效通信半径提高到节点间距。与DV-hop算法相比,保留了其低成本、低开销的优点,却极大地提高了节点距离测量精度。理论分析及仿真结果表明,该算法在节点密集分布的无线传感器网络中具有很好的效果。

最小跳数路由无线传感器网络仿真研究

为提高最小跳数路由(MHR)无线传感器网络的综合性能,通过仿真分析,揭示了传统最小跳数路由无线传感器网络存在的缺陷,极低开销地提取了改进传统最小跳数路由网络所需的相关信息,并讨论了可能的改进策略,给出了改进前后的性能比较。理论分析和仿真结果表明,利用廉价提取的网络行为特征信息对传统的最小跳数路由无线传感器网络进行改进,能提高网络的可靠性、能源有效性以及其综合性能。

跳频OFDM低压电力线通信网络优化算法研究

提出一种优化跳频OFDM通信网络性能的新方法,在考虑传输节点位置及空间分布的情况下,分析物理干扰信道下传输中断率的闭式解,并用其表征跳频OFDM低压电力线载波通信网络的传输能力;以中断概率作为系统目标函数,采用穷举搜索和梯度搜索算法联合优化跳频信道数、OFDM调制指数和差错控制编码速率,旨在寻找跳频信道数、调制指数和差错控制编码速率的最佳组合,使得网络传输性能最优。

基于精细化梯度的无线传感器网络汇聚机制及分析

信息汇聚是无线传感器网络的典型传输形态之一.在信息汇聚过程中,网络存在数据流分布内密外疏的不均衡特性.研究发现,在传统跳数模型下,网络数据流分布不仅存在全局不均衡性,而且同层节点内还存在着内疏外密的反向不均衡现象,从而使网络流量分析复杂化.提出一种精细化梯度模型,通过引入加权平均机制,将跳数信息转化为精细梯度信息,并以梯度作为数据汇聚的参考依据.通过理论和仿真分析,精细化梯度模型下网络具有更平稳的网络数据流分布特征,并在通常情况下具有更高的通信效率.

基于模糊梯度的无线传感器网络能量均衡路由协议

为了延长无线传感器网络的寿命,从均衡节点能量消耗的角度设计了基于模糊梯度的能量均衡路由协议.该协议对节点间的梯度值进行模糊分级,并将等级选择策略与质量评价函数相结合进行下一跳节点选择,以实现全局的能量均衡;设计并利用低能量节点的拒绝与推荐策略为低剩余能量节点进行负载分流,以实现局部能量均衡.仿真表明:该协议能更全面、合理地利用有限的资源,较大地延长网络寿命并降低节点的平均能耗.

基于HOG-SVM的跳频信号检测识别算法

针对非合作通信场景下的跳频信号自动化检测识别问题,本文提出了一种基于方向梯度直方图与支持向量机的跳频信号检测识别算法。该算法将无线通信信号转化为包含时间、频率和幅度的时频瀑布图,采用方向梯度直方图特征提取算法将不同跳频序列在瀑布图上产生的独特结构特征提取出来。然后利用支持向量机将特征序列映射到高维空间,通过寻找最大间隔分离超平面,实现跳频信号的检测与多种跳频序列的识别,并依此建立跳频信号检测识别原型系统。最后在室内多径信道环境下进行了测试验证,该算法能够完全自动化的精确检测到开放电磁环境下的跳频信号并且能够实现对多种跳频序列的识别。在信干噪比不超过20dB时,针对不同跳频序列的平均识别正确率能够达到98.01%。

传感器网络中高精度距离测量的轻量化计算

无线传感器网络资源严格受限的特性要求网络内的信息处理不宜过于复杂。为了以较低代价测得较高精度的传感器网络节点间距离,提出DV-HOPF距离测量算法,该算法基于最小跳数梯度场及邻居节点信息进行高精度节点距离测量,借助分段线性化处理简化距离测量时的计算。为减小线性化处理时引入的误差,借助单段线性化处理时最大误差点的位置特征估计多段线性化处理时的分段点,实现每梯度层次分两段的线性化廉价处理。与DV-hop距离测量算法相比,以较小的通信开销、计算开销和存储开销为代价,极大地提高了距离测量精度,保证了节点间距级的距离测量分辨率;与严格按理论关系式精确计算相比,极大地降低了计算复杂度,降低了对传感器网络节点的要求。

基于精细化梯度的传感器网络节点距离测量

定位在无线传感器网络中具有极其重要的作用,而距离测量往往是定位的前提。寻求低成本、低开销、高精度的分布式传感器网络节点距离测量算法是本文的主要目的。根据无线传感器网络最小跳数梯度场中节点精细化梯度值的分布特征,提出了一种基于精细化梯度的传感器网络节点距离测量方法DV-FGI。与DV-hop算法相比,DV-FGI保留了DV-hop算法低成本、低开销的优点,具有更高的测量精度,并将节点距离测量分辨率从节点有效通信半径提高至网络节点间距。理论分析及仿真结果表明,该算法在节点密集分布的无线传感器网络中具有很好的效果。

基于跳数梯度的传感器网络节点距离测量

针对无线传感器网络节点距离测量精度问题,提出了一种基于平滑跳数梯度的间接测距方法DV-SHG(DV-hop with Smoothing Hop Gradient)。DV-SHG应用节点的邻居节点信息对跳数值和平均每跳距离进行修正以提高测距精度。理论分析及仿真结果表明,与DV-GNN(DV-hop with the Number of Gradient Neighbors)算法相比,在相同的计算和通信开销下,DV-SHG算法能获得较高的测距精度,在节点密集分布的无线传感器网络中具有很好的测距效果。

井下无线传感器网络最小跳数路由改进算法研究

针对经典无线传感器网络最小跳数路由算法存在节点能耗高、网络生存周期较短的问题,提出了一种最小跳数路由改进算法。该改进算法在梯度场建立阶段设置节点延时计时器;在数据传输阶段综合考虑节点能耗的有效性和均衡性,依据能量代价函数,动态选择唯一中继节点,构建一条从信源节点到Sink节点能量代价最小的路径。仿真结果表明,该改进算法进一步降低了节点能耗,延长了网络寿命,能够满足井下无线传感器网络路由需要。

形态学分水岭算法在粘连图像分割中的应用

针对分水岭算法对噪声敏感和易于产生过分割的问题,提出运用顶帽变换对图像进行Ostu局部阈值处理,改善光照不均和噪声对图像分割的影响;采用多尺度形态学梯度,解决结构元素的形状和尺寸对梯度图像产生的影响。实验结果表明,该算法既能有效地分割粘连颗粒,又能有效抑制过分割现象。

无线多跳网络中SVC视频流传输的分布式优化方法

针对无线多跳网络承载多媒体服务所面临的可扩展性、能量有效性和服务质量保证的挑战,研究了多个可伸缩编码(scalable video coding,SVC)视频流在无线多跳网络中传输的分布式跨层优化问题.在分析网络资源分配约束和SVC视频内容自适应模型的基础上,把SVC视频的传输问题表达为一个视频质量和网络功率消耗的跨层权衡优化问题.基于对偶问题的可分解性和次梯度求解方法,提出了一个可分布式实现的SVC视频优化传输算法.该分布式算法避免了控制开销的全网传播,通过节点的局部信息交换和独立解决相应子问题,达到底层资源分配和上层SVC视频传输内容选择的最优匹配.仿真结果表明该算法可以快速收敛到最优解,并能实现SVC视频的平均传输质量和网络总功率消耗的最优权衡.

基于梯度化邻居节点信息的传感器网络性能优化

为改善传统MHR网络的性能,提出一种高效可靠的最小跳数路由无线传感器网络模型MHR-ER,在MHR网络的基础上,通过提取网络梯度化邻居节点信息作为路由精细化控制的依据,通过限制最小跳数梯度场梯度层次宽度以保证数据汇聚的高可靠性,通过限制数据分组的各跳转发节点数以提高数据汇聚的能量有效性。理论分析和仿真结果表明,与MHR网络相比,MHR-ER网络具有极高的数据汇聚可靠性和较好的能量有效性,有利于推动最小跳数路由无线传感器网络的实际应用。

无线传感器网络中一种基于跳数梯度场的路由协议

为提高网络的可靠性与能量有效性,提出一种基于跳数梯度场的能量均衡的健壮的路由协议。该协议通过设置节点维护邻节点剩余能量表,记录剩余能量最多的N个邻节点。某一梯度源节点产生的消息携带源节点的梯度值及其邻节点剩余能量表中的最小值,邻节点可根据梯度值及最小值判断是否转发该消息,从而控制转发节点的数量,在保证网络可靠性的同时避免过多的能耗和消息的洪泛。理论分析和模拟实验结果表明,该协议在传输可靠性和网络延迟方面均优于GRAB和SPBT协议,当邻节点剩余能量表最大记录数为3时,协议性能最佳。

基于HOG的跳频信号自动化检测模型

针对非合作通信场景下跳频信号自动化检测识别问题,在时频分析的基础上,提出了一种基于方向梯度直方图的跳频信号自动化检测模型。该模型通过时频分析方法将无线通信信号转化为时频瀑布图,采用方向梯度直方图特征表征跳频信号在时频瀑布图上呈现的独特结构特征。然后,采用基于adaboost的算法实现跳频信号的自动化检测,并且在室内多径信号环境下进行了测试验证。结果表明,在20 dB信噪比条件下,检测正确率达到了97.51%。