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。

一种水面WSN弱栅栏覆盖方法研究

无线传感器网络栅栏覆盖在水面与陆地场景中存在较大差别,在水面覆盖栅栏需要考虑节点受外界因素影响导致位置漂移等问题,因此提出一种水面WSN弱栅栏覆盖方法(A method of WSN weak barrier covering for water surface WBWS),由于在部署传感器节点时已经形成一些子栅栏段,因此首先在部署区域中搜索已经形成的子栅栏,然后利用匈牙利算法派遣可移动节点拼接子栅栏完成弱栅栏的构建,且保证该过程中移动节点移动距离之和最小,最后研究了水面栅栏的维护问题。实验结果表明该方法能够有效的构建弱栅栏且能耗较低。

有向传感器网络中弱栅栏覆盖构建算法

为解决有向传感器网络弱栅栏覆盖中,当节点随机部署时,存在能量利用率低和网络生命周期短的问题,提出能量高效的弱栅栏覆盖构建(EWBCC)算法。对有向传感器网络中的随机部署模型进行优化设计,将传感器节点的最大"有效"覆盖范围向区域边界投影,转化为一维线性覆盖问题进行分析;算法构建过程中考虑移动目标大小、节点剩余能量等因素,保证传感器网络监测到移动目标的同时允许栅栏存在小于目标大小的间隙。仿真结果验证了该算法的有效性,其达到了减少激活节点数目、延长网络生命周期的目的。

WVSN入侵检测全视角弱栅栏β-QoM增强构建算法

针对无线视觉传感器网络(WVSN)捕获直线轨迹入侵者图像精准度不足的问题,提出了一种入侵检测全视角弱栅栏β-QoM增强构建算法CPFWBβEC。将随机均匀部署的WVSN最优全视角弱栅栏β-QoM增强构建转化成集合覆盖问题,并从理论上证明其为NP-hard的。在此基础上,启发式算法CPFWBβEC被提出。算法CPFWBβEC主要基于传感器覆盖面积优先的贪心思想,从而在WVSN网络上实现了入侵检测全视角弱栅栏的β-QoM增强构建。仿真实验结果表明,该算法栅栏构建平均成功率分别比算法W-GraProj和D-eTriB提高了约0.116和0.340,且生成栅栏的平均节点数分别比算法W-GraProj和D-eTriB减少了约35.5%和56.1%。另外,随着β值的增大,全视角弱栅栏的构建节点数也随之增加。同时,算法CPFWBβEC时间复杂度为O(n_(cg)n),因此适用于节点部署密集且实时性较高的环境中。

有向无线传感器网络弱栅栏覆盖构建算法设计

针对有向无线传感器网络的弱栅栏覆盖问题,提出了一种基于有向无线传感器投影的弱栅栏构建算法。实验结果显示,当网络中部署的节点越多,形成的弱栅栏数量也会随之增加,但是构成每条栅栏的节点数却没有明显变化。该算法能够实现监控区域的弱栅栏覆盖,然而在节点性能优化方面还需要进一步研究。

一种新型的分布式弱栅栏构建与移动算法

在传感器网络栅栏覆盖的研究中,针对如何减少移动节点带来的损耗,提出了一种全新的分布式弱栅栏覆盖算法KSDE(Kuhn Select-box Distribute Exponential-smoothing)。算法将弱栅栏覆盖中的栅栏模型转化成若干个槽位相连接的方式,引入图论学中的库恩匹配KM(Kuhn Munkras)方法,完成槽位和节点集合之间的最小路径匹配,从而选出参与匹配的节点,进行弱栅栏的构建。为了进一步优化栅栏的闭合性,通过仿真调整分区规模,找到最佳的分区方案。经大量实验验证,KSDE可以在保证一定闭合性的要求下,大幅减少节点的平均移动距离。

可移动无线视频传感器网络弱栅栏修复算法

针对无线视频传感器网络故障弱栅栏的修复问题,提出了基于可移动WVSN的一种弱栅栏修复算法MWWBR。首先计算网络中所有视频传感器节点的投影,然后根据节点投影查找WVSN的弱栅栏漏洞,接下来利用WVSN中的冗余节点通过旋转或平移对栅栏漏洞进行修补,直至弱栅栏贯通。仿真实验显示,MWWBR算法能够有效搜索和修补WVSN覆盖区中的弱栅栏漏洞,修补后网络的弱栅栏构建成功率提高了大约20%,网络的生命期也得到了进一步延长。

无线可充电传感网k-弱栅栏构建与移动充电调度

K-栅栏覆盖是无线传感器网络的重要研究课题之一,在边界入侵检测中得到了广泛的应用。由于每个传感器节点的电池容量是固定的,导致了k-栅栏的使用寿命是有限的。为了解决这一问题,我们研究了k-弱栅栏覆盖下的无线充电调度。特别地,我们提出了一种基于可充电传感器和移动充电车的无线充电策略,以保证网络的可持续运行。无线充电调度是一个NP难问题。我们提出了一种基于最小费用最大流的近似算法,以实现最小能耗k-弱栅栏覆盖以及可持续工作。最后,我们证明了该算法与最优解的近似度为O(k)。