最大化全移动无线传感器网络寿命的可信信息覆盖重定位算法

针对全移动传感器网络覆盖空洞的修复以及网络寿命最大化问题,研究并设计了一种基于可信信息覆盖模型的传感器节点重定位协议。该协议在可信信息覆盖模型下的信息网格的概念下,设计一种局部信息网格结构,通过使用移动最近的冗余传感器节点修复覆盖空洞区域来维持网络的完全覆盖。仿真结果表明,所设计的协议与现有的协议传感器节点重定位协议相比,可以有效减少重定位的移动能量消耗,明显提升全移动传感器网络的工作寿命。

无线可充电传感器网络自适应充电策略

在无线可充电传感器网络中,充电调度的合理安排是保证网络节点存活率的关键。针对这个问题,基于分簇型无线传感器网络,将节点分为重要节点和普通节点,由两台移动充电设备实时按需协同进行能量补充。基于移动充电设备的当前能量提出了自适应充电策略,在充电请求数量过多时依据节点的能量需求紧迫程度调整充电方法。仿真实验结果表明,相比于其他调度方案,所提出的算法在存活节点数、总剩余能量、移动损耗比和首个死亡节点出现时间四个方面都具有较优的表现。该算法为实际应用场景中节点充电任务的不确定性和多个充电设备协同问题提供了解决方案,在一定程度上延长了网络寿命。

基于移动信标的水下无线传感器网络定位算法

针对现有水下无线传感器网络定位算法定位精度不足且无法适应水下多变的网络拓扑的问题,提出一种基于移动信标的水下无线传感器网络定位算法。首先通过RSSI测距定位和DV-Hop算法获取未知节点的大致分布情况,其次以未知节点定位覆盖率作为目标函数,采用经过自适应惯性权重和柯西-t扰动策略优化的改进秃鹰搜索算法迭代求解信标节点移动的最优位置,最后信标节点移动到最优位置再对未知节点进行重新定位。仿真结果表明,与对比算法相比,移动信标节点定位算法能有效提高未知节点定位精度,在网络拓扑变化时也能保持较高的定位精度且定位效果稳定。

无线传感器网络中移动场景下的安全路由重构

为解决无线传感器网络中移动场景下的安全路由问题,尤其是网络拓扑变化后的安全路由重构问题,提出了一个安全、快速、及时而且能量有效的路由算法,能为新节点或移动节点提供及时有效的数据转发路径,通过Sink节点的移动帮助网络快速重构路由以适应网络拓扑的变化.与其他的安全路由协议需要重头开始路由构建过程相比,该安全路由重构算法在通信负载和建立路由的时间方面都要远远小于它们.

基于协同预测的无线传感器网络全移动节点定位算法

节点定位技术是无线传感器网络的关键问题之一,分析了无线电的路径损耗模型,建立了基于信号接收强度(received signal strength indicator,RSSI)和距离的拟合关系模型,提出了一种基于协同预测的无线传感器网络全移动节点定位方法。该方法解决了当能够与未知节点通信的锚节点数量少于三个而不能定位的问题,算法利用未知节点历史时刻的位置信息辅助当前时刻的未知节点定位,即把未知节点历史时刻的位置作为锚节点的位置,速度值作为通信半径对未知节点进行辅助定位。仿真结果表明,与传统RSSI定位算法相比,该算法的定位成功率提高了约30%,每轮的平均相对误差降低了约47%。

无线视频传感器网络全视角弱栅栏构建算法

针对利用无线视频传感器网络(WVSN)全视角弱栅栏进行入侵行为检测的问题,建立了一种WVSN全视角弱栅栏覆盖几何模型,采用网格化方法将其离散化,把WVSN最优全视角弱栅栏覆盖问题表示成整数规划形式,并证明其是NP-hard的,进而提出了一个网格厚度优先的WVSN弱栅栏覆盖的启发式算法GTPFWBC。为验证该算法的有效性,进行了大量仿真实验。实验结果显示GTPFWBC算法能较好地解决WVSN的全视角弱栅栏覆盖问题,其全视角栅栏构造成功率明显优于W-GraProj、SP和DP1算法,且生成WVSN栅栏的平均节点数分别比W-GraProj和SP大约节省30.6%和59.4%,另外GTPFWBC的时间复杂度远小于W-GraProj、SP和DP1,因此在能量受限、实时性要求较高的WVSN中GTPFWBC算法的效果更佳。

无线传感器网络移动节点数字签名仿真研究

当前的网络节点数字签名方法无法获取节点的新鲜程度,导致签名过程易受到攻击,节点抗破译系数较低。为优化传感网络身份认证的安全服务效果,提出一种无线传感器网络移动节点数字签名方法。根据传感器网络节点新鲜程度,选取叶子节点加入簇中,删除过期节点,构成一个具有独立分组特征的预网络结构;利用秘密分享算法分割私钥,生成若干个子密钥,制定子密钥分发协议,保证签名过程中无需选择签名密钥;采用一次性数字签名算法建立三元组,将安全系数、签名消息和签名钥作为系统输入内容,输出签名结果,并验证签名是否合法。仿真研究结果表明,所提方法的内存占用率和通信负载均较低,在多类型攻击下可获得较高的节点抗破译系数值,进一步保障了无线传感网络的安全。

基于双移动锚节点的无线传感器网络定位算法

为提高无线传感器节点的定位精度,降低定位能耗,提出一种基于鲸鱼优化算法和双移动锚节点的定位算法。使用两个移动锚节点按照设计的移动路径遍历整个部署区域,使用加权质心算法估算节点大致位置,使用鲸鱼优化算法提高定位精度。仿真结果表明,提出的路径比PP-MMAN、GTURN和GSCAN等其它使用多个移动锚节点的路径更短,降低了移动锚节点的能耗;所提路径规划算法配合使用鲸鱼优化算法的定位精度较高,受通信不规则度和测距误差的影响较小。

考虑移动节点的无线传感器网络动态路由协议设计

研究含有移动节点的无线传感器网络的动态路由协议设计。随着无线传感器网络的发展,加入移动节点的应用变得广泛。传统的静态路由协议难以适应动态环境,因此需要设计能够适应节点移动性的动态路由方案。设计一种自适应移动感知路由协议,通过预测移动趋势来选择最优路径,实现了在移动节点环境下的高效数据传输。协议考虑了自适应性、快速适应性、能耗优化以及数据传输可靠性等需求,为含有移动节点的传感器网络通信的稳定和高效性能提供了解决方案。

多天线无线传感器移动通信网络的物理层安全性能

随着第五代移动通信技术的发展,无线传感器通信网络成为学术界研究的热点。但是由于信道存在开放性、无线终端与网络构架存在移动性和多样性的特征,使得无线传感器通信网络的物理层安全成为一个亟待解决的问题。在2-Nakagami信道下,基于Wyner窃听模型,研究了基于天线选择算法的无线传感器通信系统安全性能。针对最佳天线选择算法和次最佳天线选择算法,分别推导了安全中断概率SOP(Secrecy Outage Probability)的精确表达式。对于最佳天线选择算法,又推导了其SOP下界的闭合表达式。然后不同条件下的安全性能,通过Monte-Carlo仿真得到了验证。通过仿真结果得出:理论值很好的拟合了Monte-Carlo仿真值,其正确性得到了验证;增加发射天线数可以很好的改善系统的SOP性能。

移动无线传感器网络系统的物理层安全性能分析

随着下一代移动通信技术的发展,移动无线传感器网络系统成为当前研究的热点。但是由于传感器网络信道具有开放性、终端和网络架构存在移动性和多样性,移动无线传感器网络系统中的安全问题面临严峻的挑战。本文基于Wyner窃听模型,研究了2-Nakagami信道下移动无线传感器网络系统的安全性能。分别推导出平均安全容量ASC(Average Secrecy Capacity)、安全中断概率SOP(Secrecy Outage Probability)以及非零安全容量SPSC(Strictly Positive Secrecy Capacity)的闭式解析表达式。然后在不同条件下,通过Monte Carlo仿真,对系统的安全性能做了验证分析。

无线传感器网络及移动sink安全

处于恶劣环境中的无监护传感器网络面临安全威胁。由于无人值守,传感器节点必须临时保存检测数据,而缺乏抗毁保护的节点面临保护数据安全的难题。在无监护传感器网络中,网络管理者定期派遣移动sink收集检测数据,如果移动sink被赋予过多的特权,它会成为攻击目标,由此必须要限制移动sink的特权。此外,安全的密钥管理是保障传感器网络数据机密性、完整性和通信安全的基础。针对以上安全问题,提出适用于移动sink场景的密钥分发方案和移动sink特权限制方法。

无线传感器网络中基于数据融合的移动代理曲线动态路由算法研究

和传统的C/S模型相比,移动代理模型在数据融合方面更适合无线传感器网络.在基于移动代理的数据融合算法中,移动代理访问传感节点的顺序以及总数对算法的效率、网络寿命等有着重大影响.为此提出了一种基于数据融合的移动代理曲线动态路由算法设计方案.通过构造特定数据结构的数据报文和数据表,给出了目标节点基本信息收集算法获取目标节点到处理节点的最优路径;将移动代理路由归结为一个优化问题,由静态路由算法求出移动代理迁移的静态最优路由节点序列,进而获得了移动代理基于曲线的动态路由算法.理论分析和模拟实验表明,随着传感器网络规模的增大和传感数据量的增加,和其它算法相比,该算法有更小的网络耗能和延时.

无线传感器网络中移动协助的数据收集策略

利用移动数据收集器(mobile data collector,简称MDC)进行传感器网络中感知数据的收集,可以有效地减少传感器将数据发送到静止基站的传输跳数,节约网络的能量,延长网络寿命.此外,MDC通过循环收集传感器数据或承担数据转发的功能,避免节点间由于多跳传输引起的能量空洞(energy hole)以及节点失效造成的传输链路中断等问题.MDC的移动性也为无线传感器网络的研究带来新的挑战.研究基于移动协助数据收集的无线传感器网络结构,分类总结了近年来提出的一些典型的基于MDC的算法和协议,着重讨论了MDC在网络能量、延迟、路由和传输等方面带来的性能变化.最后,进行了各种算法的比较性总结,针对传感器网络中MDC的研究提出了亟待解决的问题,并展望了其未来的发展方向.

移动无线传感器网络k-栅栏覆盖构建算法

研究了节点无移动能力的静态传感器网络中的栅栏覆盖问题.考虑在传感器节点具有有限移动能力时,如何构建k-栅栏覆盖的问题:首先定义了1-栅栏覆盖最小移动距离和问题(1-barrier coverage min-sum of moving distance,简称1-BCMS).在网格划分模型情况下,将1-BCMS问题近似为1-网格栅栏最小移动距离和问题(1-grid barrier min-sum of moving distance,简称1-GBMS).给出了1-GBMS问题的整数线性规划描述,证明了其是NP-hard的;然后提出了1-GBMS问题的近似算法——CBGB(constructing baseline grid barrier)算法,能量高效地构建1-栅栏覆盖.仿真实验结果表明,CBGB算法的求解结果与最优解接近.最后,提出了一种基于分治策略的k-栅栏覆盖构建算法.该算法极大地降低了通信和计算开销.仿真实验验证了该算法的有效性和可扩展性.

面向无线传感器网络节点定位的移动锚节点路径规划

节点定位是无线传感器网络技术研究的一个基本问题,大多数无线传感器网络的应用和中间件技术都需要节点的位置信息.目前比较实用的定位方法是利用一些移动锚节点(如安装有GPS)根据有效的规划路径移动,通过发送包含其自身坐标的信息来定位其他节点,该方法不过多地增加无线传感器网络成本,还可以获得较高的定位精度.在该方法中,移动锚节点的路径规划问题是需要解决的基本问题.主要研究移动锚节点的路径规划问题,把图论引入到无线传感器网络节点定位系统.把无线传感器网络看成一个连通的节点无向图,路径规划问题转化为图的生成树及遍历问题,提出了宽度优先和回溯式贪婪算法.仿真实验和真实系统实验结果表明,该方法能够很好地适应无线传感器网络节点随机分布的节点定位,可以取得较高的定位精度.

基于移动sink的无线传感器网络数据采集方案

对无线传感器网络的数据采集问题进行了研究,提出了一种基于可移动sink节点的数据采集方案DCSR。DCSR包括2个阶段,第1个阶段根据传感器节点的分布情况确定一批采集点,第2个阶段使用量子遗传算法求解出经过采集点的最短回路。计算完之后,sink沿着这条回路运动,周期性进行数据采集。理论分析和仿真实验表明,DCSR的性能较好,采集的数据量也更多。

一种基于移动基站的无线传感器网络数据收集方法

针对传统的无线传感器网络数据收集协议大多受制于发生在基站周围的热点问题,提出了一种使用移动基站的数据收集方法。将数据收集问题转化为支配集构造和旅行商问题,并提出了一种分布式的支配集构建算法,结合旅行商问题的近似算法生成基站的移动路线。仿真结果表明,所提出的方法减少了通信消耗,且能使负载均衡地分布。

基于移动节点的无线传感器网络覆盖洞修复方法

针对静态无线传感器网络中常常出现的覆盖洞问题,采用了移动节点进行修复的思路,提出了三角形贴片式的逐步增加移动节点方法。该方法利用覆盖洞边缘节点提供的辅助信息,指导移动节点移动到"最佳"位置。首先从几何理论上分析了最佳位置的存在条件,随后证明了在相关位置部署移动节点可以保证最低覆盖率大于90%,最后以仿真实验验证并分析了该算法的覆盖度、稳定性、冗余度等指标,并从移动节点覆盖能力利用率的角度,与相关工作进行了对比实验分析。

一种基于移动锚节点的静态无线传感器网络定位算法(英文)

传感器网络由于资源受限,定位算法需要综合考虑定位精度,网络构建成本,通信、计算开销等多方面因素。本文采用移动锚节点并结合Bounding Box算法特点,提出一种基于移动锚节点的无线传感器网络定位算法(MBB)。算法原理简单,传感器节点无须任何附加硬件或附加数据通信,通信、计算复杂度较低。仿真实验表明该算法具有很高的定位精度,即使节点的实际通信半径小于理论通信半径,定位精度仍可保持在较高等级,算法定位精度与网络连通度无关。