非均匀部署WSN的能量空洞避免策略

分析无线传感器网络中各个节点位置上的数据及能量负载,提出一种新的非均匀部署策略,在网络中均匀部署满足监测需要的工作节点,但在近sink区域部署更多不感知数据,只转发数据的中继节点,以实现网络的能量消耗均衡,并分析传感器节点最优传输半径优化问题。实验结果表明,该策略能够有效降低网络能耗,延长网络寿命。

一种非均匀部署传感网的能量空洞缓解方法

在无线传感网中,网络中心附近的节点由于要负责全网数据的接收和转发,将会消耗更多能量,从而造成节点间能耗不均,产生"能量空洞问题"。为延长簇树状无线传感网的网络生命期并均衡网内各节点能耗,提出了一种面向圆形传感器网络的能量空洞缓解方法。该方法将网络划分为虚拟的环状结构以满足多跳数据传输的要求,感知节点非均匀地分布在该圆形网络中,内环中的节点数总是多于外环,以确保数据上传过程中的能耗均衡性,各节点根据其邻近节点的剩余能量和通信距离,选择相邻环内的最优节点作为父节点上传数据。仿真实验结果表明,与其他典型的能量空洞避免方法相比,所提出的方法有效延长了网络生命期,在多跳传感网中较好地实现了能耗均衡,有效地缓解了能量空洞的产生。

非均匀部署下无线传感网络能量空洞抵御仿真

由于节点的非均匀性,使得在非均匀部署下无线传感网络的能耗开销不一致,导致能量空洞.为了提高无线传感网络的生存周期,在非均匀部署下进行无线传感网络节点优化部署,实现能量空洞抵御,提出基于能量均衡控制的非均匀部署下无线传感网络能量空洞抵御模型.采用分簇能耗双阈值控制方法进行非均匀部署下无线传感网络的节点优化部署,提取目标网络节点传输的相干性特征值,结合模糊关联规则调度方法进行非均匀部署下无线传感网络的组网模型优化设计,以能量开销最小为约束代价,进行目标网络能量空洞的均衡控制,实现网络能量空洞抵御优化.仿真结果表明,采用该方法进行无线传感网络组网设计,能提高能量空洞的抵御能力,降低能量开销,提高了无线传感网络的寿命周期.

基于CVT和模拟退火的多机器人均匀部署

相对于单个机器人,多机器人在空间搜索、环境监测、随机环境网络部署上具有很大的优势。该研究针对上述应用中任意环境边界机器人均匀部署问题展开,提出了一种二维空间中任意部署边界的机器人均匀部署方法,该方法首先根据已知的部署边界,使用CVT(Centroidal Voronoi tessellation)对图形进行分割来获取均匀部署目标的位置,然后采用模拟退火算法对随机分布的机器人进行部署分配,通过数值仿真证明了所提方法是有效的。

改进的非均匀有向传感器网络节点部署方法

在无线传感器网络的相关研究中,有向传感器网络DSNs(Directional Sensor Networks)由于在节点属性上增设了有向属性而使其拥有更为广阔的实用意义。针对重点区域覆盖不足的问题,提出了一种改进的非均匀有向传感器网络节点部署方法,引入部署中心和矢量引力的概念,增加斥力的非均匀部署属性,从而加强区域内的覆盖质量。通过实验对比表明,改进后的部署方法在有效节点数量及覆盖率方面均优于一般的有向传感器网络节点部署方法。

线性WSNs能耗均衡的非均匀网络部署方案

针对线性无线传感器网络中存在能量空洞的问题,给出一种线性无线传感器网络能耗均衡的非均匀网络部署方案。该方案证明了除距离Sink节点最远的子监测区域之外,剩余子监测区域从远到近使其传感器节点数量呈等比递增时可实现网络能耗均衡,同时需随机部署足够数量的中继传感器节点用于转发数据。经实测数据仿真表明,所提方案能有效地解决能量空洞问题,使得线性无线传感器网络可以实现均衡能耗的目的,且能够大大延长网络的寿命,对于提高实际线性无线传感网络的性能具有重要意义。

无线传感器网络中保证覆盖的最少节点部署

无线传感器网络的能量消耗是空间不均匀的，但当前多数的部署方法考虑得较少，网络的能量利用率低，因此提出了保证覆盖率和网络生存期的最少节点部署问题。基于传感器网络的数据传输特性，从提高能量效率和降低剩余能量的角度提出了节点数递减的重叠放置方法和节点密度递减的随机部署方法。两种新部署方法比已有部署方法需要的节点数少，剩余能量低，因而提高了能量利用率。最后，仿真实验表明，两种新部署策略的能量效率是已有方法的3～4倍。

带状无线传感器网络能量高效的节点部署策略

带状无线传感器网络具有特殊的拓扑结构,满足很多重要领域的应用需求。针对带状网络中的能量消耗不均衡问题,分析了带状无线传感器网络在多跳通信时的拓扑结构和能耗模型,在对带状网络进行分簇的基础上,提出一种非均匀的节点部署策略,该策略量化了带状传感器网络中簇内节点的数目关系,并设计了相应的路由协议。仿真结果表明,非均匀的节点部署策略可以缓解带状网络的能量空洞问题,使网络能耗趋于均衡,延长整个网络的生命周期。

基于功率控制的水下声学传感器网络部署

目前对在传感器网络部署优化的研究中,主要集中在二维传感器部署优化的研究上,对水下三维传感器网络的部署研究特别是以优化网络资源、延长网络寿命为目的水下传感器网络非均匀部署的研究较少。改进了现有传感器探测模型,建立探测功率与传感半径的关系,结合体心立方格覆盖方案,建立了水下传感器网络非均匀部署模型,仿真实验表明,非均匀部署模型有效地控制了节点部署密度,平衡了网络能量,相对于均匀部署模型显著提高了网络寿命。

铁路沿线线型无线传感器网络节点部署策略

针对铁路沿线线型无线传感器网络的“能量空洞”现象,提出一种能耗均衡的非均匀部署优化策略.采用等腰三角形分区覆盖部署方式,根据网络规模和能量消耗模型求出分簇距离和簇内节点密度,对网络均匀分区并部署不同密度的传感器节点,同时对节点设置休眠/唤醒机制;通过与均匀部署策略和非均匀部署策略性能的分析对比,仿真结果表明,能耗均衡的非均匀部署优化策略有更高的网络能量利用率,可以有效延长网络生命周期并具有良好扩展性.

铁路沿线线型无线传感器网络高效路由协议

为防止网络“热区”现象,针对铁路沿线无线传感器网络多呈线型分布的结构特点,提出一种基于服务质量的能耗均衡分簇路由协议(ECRPQ)。首先,部署网络节点,计算节点能量消耗,建立能耗均衡的非均匀节点部署模型并进行网络分簇。然后,设计路由协议,在簇首选举时引入节点动态剩余能量和节点担任簇首轮次的影响因素,在通信阶段采用TDMA机制和CDMA机制相结合的方式,在进行时间同步校准时严格保证簇内节点时间同步。最后,通过MATLAB进行仿真实验,从网络生命周期、网络吞吐量和节点平均时延3个方面将ECRPQ与LEACH、LEACH-C这2种经典协议进行对比。结果表明:当网络节点总数为200个时,ECRPQ的网络生命周期明显更长,达到600 s;ECRPQ的网络吞吐量更大,分别比LEACH和LEACH-C提高128.7%和84.6%;ECRPQ的节点平均时延更低,分别比LEACH和LEACH-C降低52.8%和43.2%。

基于多级能量异构的无线传感器网络能量空洞避免策略

为了缓解无线传感器网络中出现的能量空洞问题,提出了多级能量异构算法(MEH)。该算法对网络的通信负载分布特性进行解析,并根据通信负载分布特性给网络部署初始能量异构的节点,即在通信负载较重的区域配置初始能量较高的节点,以平衡各区域的能量消耗速率,缓解能量空洞问题,延长网络生命周期。仿真结果显示,与已有的低功耗自适应分簇算法(LEACH)、分布式能量均衡的非均匀成簇路由算法(DEBUC)、非均匀部署算法(NDS)相比,MEH算法在网络能量利用率、网络生命周期及网络能耗周期比方面分别提升了近10个百分点,且具有良好的能耗均衡性。实验结果表明,MEH可有效延长网络生命周期、缓解能量空洞问题。

数据采集系统的网络寿命最大化

针对无线传感器网络的数据采集系统容易形成网络空洞的问题,对数据采集系统提出了一种新的使网络寿命最大化的策略.首先将网络进行环形分割,然后利用能量均衡公式确定每个环内节点的数量,以实现环间能量消耗均衡.提出了环内能量平衡路由算法,以实现环内节点能耗平衡.与能量均衡数据采集策略(EBDG)、非均匀部署能量均衡策略(NDEB)比较,本文提出的算法具有更高的网络寿命,且算法受节点数影响较小;由于算法能够平衡整体能量消耗,因此具有一定的鲁棒性.

基于信息流累积的传感器节点分布密度控制算法

针对大规模无线传感器网络中的路由空洞问题设计了一种传感器节点非均匀部署机制:基于信息流累积的传感器节点分布密度控制算法.该算法根据网络中不同位置上节点需转发的信息流量,估算出网络中的能耗分布情况,并据此求出网络中不同位置上节点应有的部署密度.仿真结果表明,与按均匀分布策略进行布网的方法相比,本文提到的节点非均匀部署机制可使网络中各节点的能耗达到极好的均衡,从而有效避免网络中过早出现路由空洞问题,保证无线传感器网络的监测覆盖程度,加强网络的安全.

一种低能耗的WSN覆盖控制优化策略

针对传统节点部署策略适应性差、节点分布密度计算复杂等问题,提出基于节点分布密度自适应和冗余节点混合调度的WSN覆盖控制优化策略。引入可调参数使得一定比例的节点在监测区域均匀部署,剩余节点按不同的密度部署在各子区域。结合基于网格冗余节点判定机制的节点调度算法和能量均衡的非均匀分布节点调度算法进行冗余节点混合调度,从而优化网络覆盖。仿真结果表明,该策略在保证网络覆盖质量的前提下,能有效延长网络生存时间。

微型无人机集群低时延组网规划方法

微型无人机已广泛应用于航拍、植保、电力巡线等民用领域.但目前的微型无人机之间缺少信息交互和任务协作.针对搜索与营救场景,研究微型无人机集群的运动模式规划问题,以实现微型无人机的任务协同,完成对整个搜救区域的搜索,并将图像通过多跳传回地面.图像数据通常采用短距高吞吐量无线WiFi通信技术传输,但是Wi Fi有限的通信距离和微型无人机移动会引起网络中断,导致数据丢失,造成较大的传输时延.针对此问题,细致地考虑通信约束,提出基于卷地毯式搜索的组网规划算法,保证无人机网络的连通性,并据此设计非均匀节点部署方法和对应的同步/异步运动策略,可极大地降低时延,获得较好的节点负载均衡.