基于环境中移动运输代理的传感器网络建模

针对大型稀疏传感器网络中的数据获取,本文提出了一种利用环境中普遍存在的移动代理来连接稀疏传感器的网络体系结构和一种2-维网格随机游走分析模型;提出的传感器网络模型由3个抽象层构成,即由无线传感器构成的底层、由各种运输代理构成的中间层和由接入点/中央存储库构成的顶层。具体实现原理是位于中间层的移动运输代理从底层分布的无线传感器收集数据并缓冲数据,然后经过游走运输,最后将从底层的无线传感器收集的数据交付到顶层必要的接入点进行必要的存储和处理,从而实现整个传感器网络的数据获取;理论分析和仿真实验结果表明,提出的基于移动运输代理的传感器网络模型不仅具有较好的鲁棒性和可扩展性,而且相比于基站网络模型和Ad-hoc网络模型,在传感器功率消耗、数据成功率和基础设施投入成本方面有明显的优势。

梯度化路由算法在无线传感器网络中的应用分析

无线传感器网作为一种全新的信息获取和处理技术,是当今社会研究与应用的热点。当移动目标到传感器所在的区域时,监控到目标与无线传感器网络连接,并将目标的位置传输给用户,这一过程一直是无线传感网中经典且最值得研究的问题。路由技术协同节点跟踪,参照并结合贝叶斯理论,选择网格的序列贝叶斯滤波法,利用Matlab平台,在其上创设建立网格序列贝叶斯低通滤波器仿真,并得到了最终的路由仿真模型图,促进了动态簇网格贝叶斯滤波法的定位。

适用于水声传感器网络的混合路由协议

针对水声传感器网络中静态节点与移动节点不同路由设计需求,分析确定性路由和机会路由的特点,提出一种适用于水声传感器网络的混合路由协议(HRP-USN),将水声传感器网络区分为静态节点和移动节点开展设计。静态节点路由协议融合静态路由和动态路由优点,路由建立过程手动配置路由表,路由维护和重建过程采用联合MAC层反馈及聚焦转发控制的方式,兼顾自组织性和协议复杂性;移动节点采用机会路由,将数据以单跳方式发送到静态节点,自适应确定最优中继节点后按照已有路由传输到网关节点,利用水声信道广播特性,提升网络弱通信条件下数据包投递率。通过仿真分析,在不同节点移动速度和误码率条件下,HRP-USN数据包投递率明显优于其他传统路由协议,更加适合水声传感器网络。

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。

基于蚁群优化算法的无线传感器网络节能路由策略

针对无线传感器网络,设计一种基于蚁群优化算法的无线传感器网络节能路由策略。考虑无线传感器网络具有带宽有限、电能有限、内存低等限制性,基于元启发式影响因子对WSN路由进行建模,模拟蚂蚁的觅食行为进行路由搜索,计算转发路径。通过引入期望跳数、信号接收强度指示、剩余能量等,并综合信息素对下一跳概率函数进行设计,从而实现跳数优化、节能优化的目的,仿真证明了该路由策略的有效性。

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。

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。

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。

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。

嵌入式单片机的移动网络信息采集系统分析

随着信息化社会的快速演进和物联网技术的广泛应用,嵌入式单片机已成为众多移动网络信息采集系统的核心元件,本研究探讨了嵌入式单片机在移动网络信息采集系统中的关键技术和实际应用。在系统架构方面我们详细介绍了嵌入式单片机、移动网络模块和传感器接口之间的互动与配合,在关键技术部分强调了低功耗设计、数据压缩与传输,以及实时操作系统的重要性,在实际应用中本文列举了工业自动化、农业智能监控和城市智慧应用等领域的案例,突显了嵌入式单片机与移动网络结合的强大潜能。

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.

移动传感器网络中定位算法的性能评测

主要有3个方面的贡献:首先,发现在已有的移动传感器网络定位算法中所使用的仿真过程不能产生稳定的性能统计数据.讨论了这种现象的原因,并且提出一种定量的方法来设置仿真过程,以使得所设置的仿真过程能够产生稳定的性能统计数据.然后,测定和比较了几种典型的移动传感器网络定位算法在无障碍物部署和有障碍物部署的环境中的性能.发现在有障碍物部署的环境中,很多已有算法中提出的用以提高定位精度的技术是无效的;相反地,它们反而会降低算法的定位精度.最后,提出了几种节点可以借以评价自身位置估计的精度的度量.发现以前工作中提出的"最大可能定位误差"度量在指示单个节点的位置估计的精度时,其表现好于其他几种所提出的度量.

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.

基于网络编码的延迟容忍移动传感器网络低时延广播传输机制

针对延迟容忍移动传感器网络(Delay Tolerant Mobile Sensor Networks,DTMSN)提出一种基于网络编码的广播传输机制(Netcoding-based Broadcast Transmission scheme,NBT)。NBT中,基站(Base Station,BS)将原始数据分批进行传输,每个批次包含的原始数据包的数量一定;BS将同一批次数据包以单播方式传输给不同传感器节点时采用的编码向量互不相关,传感器节点之间采用泛洪的机制交换彼此缺少的编码数据包。由于BS对原始数据包进行了编码,因此传感器节点具有相同编码数据包的可能性大大降低,从而减小了节点间的数据相关度,有效降低了广播时延。在随机路点移动模型(Random WayPoint,RWP)下的仿真结果表明,与目前广播时延最小的泛洪机制相比,NBT能够在通信开销基本相同的情况下有效降低广播传输时延。

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.

利用移动内点来修复传感器网络空洞的算法

针对目标区域中存在感知空洞问题,提出了一种空洞修复准则。在此基础上,设计了基于移动节点无需地理信息的修复算法SOI,该算法通过计算空洞边缘可移动的最佳内点,使该边缘节点到达新的位置,实现减少目标区域中空洞面积的目的。分析与仿真实验表明,与VHR算法相比,SOI算法在部署密集的传感网络中需要移动的总距离更少。

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。

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。