三维水下移动传感网多目标有向路径覆盖增强机制研究

水下传感网中实现多个移动目标的协同追踪任是一个技术难题,针对这个问题论文提出了一种分布式的多目标有向路径覆盖增强算法。在实际的三维水下传感网中,水下传感器节点会随着水流运动而移动,被追踪的目标具有自主行动能力。假设移动规律遵从Meandering Current Mobility模型,多个运动目标沿着基于概率的Random Walk移动模型轨迹运动。在论文提出的算法中,覆盖运动路径的传感器节点通过两跳邻居节点范围内的水下传感器节点协同决策来实现最大化路径覆盖,通过调整水下传感器节点自身的有向覆盖方向达到多目标轨迹路径有向覆盖率平均值最大,并使多目标轨迹路径有向覆盖率标准方差尽量小。最后论文通过MATLAB软件仿真来验证分布式覆盖增强算法的有效性,能够显著提高多个移动目标的路径覆盖率。

基于移动锚点的三维无线传感网节点定位算法研究

考虑在三维环境下移动锚点辅助定位传感节点的场景,提出一种基于移动锚点的三维无线传感网节点定位算法(NLA_3D)。在NLA_3D算法中,移动锚点在随机移动探测的过程中,获知未定位传感节点所在连接树的所有传感节点信息,建立最小化移动路径长度和定位误差的优化模型,并引入遗传算法思想,提出一种混合海洋捕食者算法求解优化模型,即将遗传算法的变异操作认为是布朗运动,将遗传算法的交叉操作认为是莱维运动,并计算移动锚点的最优移动路径。移动锚点在最优移动路径上提供不共面的参考位置信息。因此未定位传感节点能够根据移动锚点或已定位传感节点位置信息,采用极大似然估计算法计算自身位置坐标。仿真结果表明:NLA_3D算法可定位监测区域内所有传感节点,增加传感节点的平均锚点位置个数和降低平均节点定位误差,比RAND、GREED和LMPS算法更优。

Sink节点移动的三维无线传感网数据收集算法研究

为克服三维静态无线传感网中的能量空穴问题和提高网络生存时间,考虑Sink节点移动,提出一种Sink节点移动的三维无线传感网数据收集算法(DCA_TWSN)。在DCA_TWSN中,提出三维环境下的正方体网格划分方法,建立包括Sink移动路径选择约束、数据流量约束、能耗约束、链路约束等约束条件的数据收集优化模型。采用最优化方法求解已知Sink节点移动路径的数据收集优化问题,采用修正的蚁群算法求解Sink节点的移动路径问题,获得最优方案。仿真结果表明:不管Sink节点的最大数据收集跳数和传感节点数量如何变化,DCA_TWSN都能寻找到较优的移动路径和数据传输方案,从而提高了网络生存时间和传感节点的平均数据传输率,降低了移动路径长度、平均节点能耗方差和丢包率,比RAND、GREED和EDG_3D更优。

水下传感网基于深度信息的定向路由协议

为了降低水下传感器网络通信过程中端到端时延,提高发送成功率,平衡节点能耗,延长网络生存时间,在水下传感网基于深度信息的路由协议（Depth Based Routing,DBR）的基础上,提出了基于深度信息的定向路由协议（Depth Based Directional Routing,DBDR）.新算法以源节点与目的节点间线段为轴线建立半径为w的虚拟管道,只有管道内节点才有转发数据资格,管道内节点以基于深度信息的路由协议发送数据包,并提出了新的以节点深度和能量为权重的转发时延算法.基于NS2的仿真表明,与DBR相比较,DBDR协议的端到端时延减少了23%～42%左右,数据包发送成功率达到95%以上,实验结果表明,DBDR可以更好地平衡网络中节点能耗,延长网络生存时间,提高数据包传递成功率,降低了数据包通信时延.

基于IHBA优化模糊C均值的三维WSN分簇路由算法

针对分簇路由算法在三维场景下能量消耗大、网络生存周期短的问题,提出了一种基于改进蜜獾算法优化模糊C均值的三维无线传感网分簇路由算法IFCRA。IFCRA分别对网络成簇、簇首选举以及数据传输阶段进行了优化。首先,采用改进蜜獾算法优化模糊C均值算法,解决模糊C均值易陷入局部最优的问题,并综合节点的距离和能量特征划分拓扑结构。其次,结合簇内节点的能量和相对距离构建最优簇首函数,平衡簇首负载。最后,采用自适应传输机制寻找中继节点,综合节点距离和能量构建最优传输路径函数,采用改进蜜獾算法进行寻优,均衡数据传输能耗。仿真结果表明,IFCRA在三维异构场景中分簇合理、能耗均衡且生存周期长。

Three-Dimensional Ocean Sensor Networks:A Survey

The past decade has seen a growing interest in ocean sensor networks because of their wide applications in marine research,oceanography,ocean monitoring,offshore exploration,and defense or homeland security.Ocean sensor networks are generally formed with various ocean sensors,autonomous underwater vehicles,surface stations,and research vessels.To make ocean sensor network applications viable,efficient communication among all devices and components is crucial.Due to the unique characteristics of underwater acoustic channels and the complex deployment environment in three dimensional(3D) ocean spaces,new efficient and reliable communication and networking protocols are needed in design of ocean sensor networks.In this paper,we aim to provide an overview of the most recent advances in network design principles for 3D ocean sensor networks,with focuses on deployment,localization,topology design,and position-based routing in 3D ocean spaces.

Hydrogel-based phototherapy for fighting cancer and bacterial infection

Hydrogels constitute a group of polymeric materials which can hold a large amount of water in their three-dimensional networks due to their hydrophilic struc- tures. In the past few years, they have been researched for various biomedical applications, such as drug/cell carriers, tissue engineering, and biosensors. Particularly, the hy- drogels used as drug delivery systems have shown distinct advantages in phototherapy. This review presents recent advancements of hydrogel＇s use in phototherapeutic applica- tions by focusing on three kinds of phototherapentic methods including photodynamic therapy （PDT）, photothermal therapy （PTT）, and phototherapy-containing combination therapy （PCCT）. The applications of these therapies in anti- cancer and antibacterial fields have also been summarized. We hope that this review will inspire researchers to further develop promising materials for phototherapy applications.