基于双镜头视野协同成像的无线视频传感器网络构建

针对地处边远地区江河湖库超大水域观测、大坝工程瞭望、恶劣天气条件下水面漂浮物检测、异常事件辨识及水体水质视觉监测等水利领域智能视频监控特有的应用需求,通过改进无线视频传感器网络(WVSN)、仿“复眼”成像以及视频边缘计算等现有的技术方法,本文提出一种基于双镜头视野协同成像的无线视频传感器网络(简称:WVSN-CI)设计新模式,为广域大范围的全域性水利智能视频监控系统建设提供前端网络设计解决方案。本文还对双镜头摄像机节点组成的WVSN-CI关键技术做出介绍,包括介绍和分析人工复眼与常规CMOS图像传感器双镜头合成,双镜(头)三核(芯)摄像机节点设备的光–机–电–算一体化设计,WVSN-CI视频数据传输协议,基于视频边缘计算的汇聚节点,以及WVSN-CI与水利信息化基础网络设施和视频主控中心的链接等内容。

基于模拟并行蚁群算法的无线传感器网络异常节点自适应定位方法

由于无线传感器网络自身节点数量庞大,导致在异常节点自适应定位过程中,定位到的异常节点个数较少的问题.针对上述问题,提出基于模拟并行蚁群算法的无线传感器网络异常节点自适应定位方法.从网络中提取出异常节点的原始数据,并对异常节点数据属性进行详细的解析,根据解析后的数据属性,利用蚁群算法的优化搜索特性,结合并行计算的思想,建立并行蚁群算法模型,模拟蚂蚁在寻找食物过程中的协作和寻优行为,运行并行蚁群算法,获取异常节点的估计坐标值,实现节点的自适应定位.实验结果表明,该方法在面对复杂网络环境和多种异常类型时能够定位到多个异常节点,增强了定位方法的鲁棒性和自适应性.

基于无线传感器网络节点的老人智慧鞋履设计

当前老人智慧鞋履的提醒程序多设定为单次结构,整体的提醒效率较低,为此提出基于无线传感器网络节点的老人智慧鞋履的设计与实践应用。根据当前测定,先进行传感器及无线传感网络节点接入多目标健康提醒程序的设计,进行实时数据采集与定点传输,设计多目标健康提醒程序,构建无线传感器网络节点老人鞋履总控系统,最终采用智能报警的方式完成智慧鞋履的设计。测试结果表明:针对选定的6名测试人员,结合制定的3个测试指令组,最终得出的智慧鞋履的响应时延均被较好地控制在0.3 s以下,说明此次在无线传感器网络节点原理的辅助下,所设计的老人智慧鞋履更加灵活、高效,应用效果更佳。

无线传感器网络中定位节点技术的改进与实验研究

定位节点技术中,SSO算法的搜索能力不平衡、收敛精度低,为此,提出一种混合策略的群居蜘蛛优化GSSO算法。经试验,与SSO算法相比,GSSO算法的最差、最优、平均覆盖率分别提升8.48%、7.81%、7.91%;与wDESSO算法相比,GSSO算法的覆盖率分别提升2.81%、2.59%、2.92%,这表明GSSO算法具有很好的寻优效果,且GSSO算法的平均WSN覆盖率更高。另外,基于GSSO的DV-Hop算法,未知节点的最小、最大定位误差分别为0.34m、13.20 m,定位误差小,定位精确度高。

基于区块链的水下无线传感器网络恶意节点检测机制

水下无线传感器网络具有开放共享和自组织的特点,导致其面临各种各样的威胁和攻击。针对现有检测方法存在的不公平性和不可溯源等问题,提出一种基于区块链的恶意节点检测方法。该方法利用区块链存储网络的节点数据,使用智能合约检测网络中的恶意节点,通过共识算法保证数据的一致性。实验结果表明,该方法不仅可以检测网络中的恶意节点,还能保证检测过程的公平性和可溯源性。

基于5G通信的多节点无线传感器网络路由算法研究

提出了基于5G通信的多节点无线传感器网络路由算法.通过簇头节点在网格中心的位置以及簇内节点的能量耗损情况,计算5G通信内部产生移动汇聚节点所需的能量,得到无线传感器网格划分的最佳数量.根据网络节点发送过程以及5G通信内部节点数据聚集能力受限状况,计算出最优簇头数目,得出网络分簇结果.选择合适的访问路径,更新多条路径选择策略,增强最优路径内的信息量.实验结果表明,所提算法能有效增加网络密度适应性,降低了数据传输延迟.

无线传感器网络混合恶意节点检测方法研究

无线传感器网络(wireless sensor networks,WSN)在环境监测、医疗保健等多个领域的应用越来越广泛.然而,WSN中的传感器节点易受安全威胁,尤其是恶意节点发起的不诚实推荐攻击,可能会破坏通信完整性.因此,对WSN中的恶意节点进行检测显得尤为重要.尽管近年来基于信任管理的恶意节点检测方法不断涌现,以增强WSN的安全性,但现有研究往往忽视了数据一致性及信任评估中对参与节点的持续评估,这在一定程度上限制了检测方法的有效性.针对这些问题,提出了一种融合了模糊信任模型(fuzzy trust model,FTM)算法和贝叶斯信念估计(Bayesian belief estimation,BBE)方法的WSN恶意节点检测新技术.其核心在于通过FTM算法考量数据随时间的关联性确定直接信任值,并通过BBE方法基于推荐节点的先验信任概率评估间接信任值的可信性.通过模拟实验对所提方法的有效性进行了验证,结果证明,该模型在检测WSN中的恶意节点方面相较于现有技术,具有更高的检测率和更低的误报率.

基于节点分级策略的无线可充电传感器网络部分充电算法

提出了一种节点分级策略(node classification strategy,NCS)。根据传感器节点通信数据量和对应的能耗,首先建立传感器节点耗能率模型,然后结合传感器节点耗能率大小和空间距离信息来选择待充电传感器节点,从而提高充电响应的公平性。另外,传统充电算法默认将电池电量补充至最大值,导致被充电的传感器节点个数有限。本文设计了部分充电算法(partial charging algorithm,PCA),通过优化充电值使得充电后既能保证传感器节点工作的电量开销,又能让WCR的有限电量被合理分配给更多有能量需求的传感器节点。最后,仿真实验表明,提出的充电算法NCPCA(node classification and partial charging algorithm)能有效降低网络中传感器节点死亡率,提高WRSNs的工作性能。

无线传感器网络节点的休眠自动调度智能优化方法

针对当前无线传感器网络节点休眠调度时存在死亡节点数量较多,造成网络能量损耗过大,同时各节点数据传输速度慢的问题,开展无线传感器网络节点的休眠自动调度智能优化方法研究。结合冗余覆盖节点的判定,构建无线传感器网络休眠调度机制;基于分簇拓扑,构建网络模型与能量模型;设计并运算休眠自动调度算法,实现智能优化。通过对优化前后节点休眠调度的对比,得出优化后死亡节点数量明显减少,网络能量损耗降低,且节点的传输速度提升。

改进流向算法的无线传感器网络覆盖优化

针对标准流向算法易陷入局部最优和收敛精度低等问题,提出一种融合莱维(Levy)飞行和入侵杂草策略的改进流向算法.首先,该算法在选择水流流向时引入Levy飞行机制,使水流沿最优水流位置方向做Levy飞行运动,避免陷入局部最优;其次,利用入侵杂草策略,对每一代水流进行繁殖、空间扩散和竞争操作,增加水流的多样性,扩大搜索范围,提高全局寻优能力.最后,将改进流向算法应用于无线传感器网络覆盖优化中,并与标准流向算法及其他改进算法进行实验对比.仿真结果表明,相比标准流向算法及其他改进算法,所提改进流向算法的覆盖性能有大幅提升,覆盖率可达98.52%,可实现更均匀的节点分布和更低的部署成本.

基于模糊逻辑的无线传感器网络静态节点自动分类方法

随着无线传感器网络节点数量增加,其间的关联关系逐渐呈现模糊化,导致在对节点进行分类时,需要多次迭代才能找到其中的关联规则,导致容易出现高比例错误分类的情况,提出基于模糊逻辑的无线传感器网络静态节点自动分类方法研究。在原关联规则的基础上引入模糊逻辑,结合构建的模糊规则推理分析了节点消息剩余生存时间比值和节点消息跳数的隶属度,利用规则阈值将静态节点分为两类:“高优先级”和“低优先级”。实验结果表明,设计方法将静态节点分类为非静态节点的比例低于0.07,将非静态节点分类为静态节点的比例始终低于0.08,正确分类为静态节点的比例始终高于0.93,具有明显优势。

基于秘密共享的无线传感器网络节点隐私保护技术

为提高网络的安全性,文章分析了基于秘密共享的无线传感器网络节点隐私保护技术。首先分析了秘密共享的原理及其在无线传感器网络中的应用,其次从3个方面分析了节点隐私保护技术优化,最后进行实验分析。

无线传感器网络节点定位算法优化研究

无线传感器网络中,需要对节点的位置进行准确描述,才能确保采集数据的准确性。因此,节点定位计算是无线传感器网络中的核心问题,目前实际应用较多的节点定位算法是DV-Hop算法。DV-Hop定位算法的核心思路是基于距离矢量路由计算,通过节点之间的跳数和平均跳距的乘积来表示节点之间的距离。传统的DV-Hop算法在各向同性网络环境中获得较好的定位效果,但在节点随机分布的网络环境中,由于平均跳距计算误差大、用直线路径代替实际路径等原因,存在较大的定位误差。DV-Hop定位算法的改进思路主要通过对节点通信距离进行取样,较多依赖于实际工程经验进行取值,但这种方法使改进后的算法场景适应能力较弱。通过建立任意锚节点的平均每跳距离均方误差优化数学模型,修正全网平均每跳距离,使其能接近真实值,从而降低误差,提高精度。仿真分析证实了优化改进算法的有效性。

5G通信驱动的无线传感器网络多节点路由算法研究

在多节点无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)的应用场景中,如何利用5G通信技术高效地组织网络中的数据流,确保信息的准确与及时传输,成为研究的重点。因此,文章提出一种5G通信驱动的WSN多节点路由算法。首先,分析5G通信环境下多节点传感器网络的特点,包括节点的动态变化、网络拓扑结构的不稳定性以及数据流量的不确定性等。其次,设计一种基于K-means的均匀分簇路由算法,采用基于节点能量和数据传输距离的综合评价机制。最后,构建WSN多节点仿真环境,并与现有的路由算法进行对比。结果显示,所提出的路由算法在网络生命周期等关键性能指标上都有显著的改善。

基于改进麻雀搜索算法的无线传感器网络定位研究

针对距离矢量跳(DV-Hop)算法在无线传感器网络中存在的定位误差大的问题,提出了一种基于改进麻雀搜索的无线传感器网络定位算法。首先,针对传统DV-Hop算法,修正了节点平均跳距和节点最小跳数。其次,引入Sine混沌映射、自适应惯性权重和双样本学习策略提高算法的搜索能力;最后,利用MATLAB构建仿真模型进行性能对比实验。实验结果表明:与其他节点定位算法相比,所提算法可有效提高对未知节点的定位精度和收敛速度。

基于模糊评判的无线传感器网络簇间数据转发算法

由于无线传感器网络在簇间数据转发过程中消耗能量较大、转发效率低,导致数据在转发过程中容易失效。为此,提出基于模糊评判的无线传感器网络簇间数据转发算法。建立无线传感器网络模型和通信模型,明确节点的运行方式和转发数据所消耗的能量,构建模糊综合评判模型,选取梯形隶属度函数计算传感器节点的相似度和活跃度,找出最佳转发节点,完成数据转发任务。仿真结果表明,所提算法的第一个节点死亡轮数和网络失效轮数最高为167和178,在仿真轮数达到1000轮时,该算法剩余的网络能量和节点平均能量分别为4 J和0.01 J,证明所提算法在数据转发过程中可消耗最少的能量,高效率地完成数据转发任务。

基于TCPSO的三维无线传感器网络覆盖

针对三维无线传感器网络(3D WSNs)的节点部署问题,提出了一种基于双层混沌粒子群优化(TCPSO)算法的解决方案。利用TCPSO算法对节点进行优化部署,以提高网络的空间覆盖率。TCPSO算法通过非线性分类系数将种群分为精英种群和普通种群,分别采取不同的速度、位置更新公式进行迭代优化。TCPSO提出了基于Logistic混沌映射的递减惯性权重,用来控制算法在局部的开发,并且为了避免算法早熟,引入了Levy飞行策略增强算法的全局搜索能力。通过在1个三维网格空间中进行仿真实验,验证TCPSO以及粒子群优化(PSO)算法解决3D WSNs的节点部署问题的能力。分别在不同数量的节点数、不同的通信半径以及不同的种群规模上进行了3组实验,实验采用控制变量法,观察在不同条件下TCPSO的性能。TCPSO在全部的实验中提出的节点部署方案均明显优于PSO的部署方案。

基于无线传感器网络的鱼塘水质管理研究

随着水产养殖业的快速发展,鱼塘水质管理成为保障养殖效率与产品品质的关键因素。文章探讨了一种基于无线传感器网络的鱼塘水质监测系统的设计与应用。该系统集成了多种水质传感器,如溶解氧、pH值、温度和氨氮浓度传感器,以实时监测鱼塘的水质参数。传感器节点通过无线方式将采集到的数据传输至汇聚节点,再由汇聚节点将数据发送至远程监控中心,实现对水质的远程监控与管理。该系统采用自组织网络技术,能够适应鱼塘复杂多变的环境,降低布线成本,提高监测灵活性。此外,该研究还涉及数据处理算法与预警机制,以便及时发现水质异常并采取相应措施,确保水质维持在适宜养殖的范围内。通过试验验证,该系统有效提升了鱼塘水质管理的效率与精确度,对促进水产养殖业的智能化发展具有重要意义。

滑坡监测中无线传感器网络节点部署的虚拟力算法

为了增强虚拟力算法在滑坡区域部署无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)节点的适用性,提出了适用于滑坡监测中节点部署的虚拟力算法。针对滑坡监测区域的地形起伏和边界问题,在传统虚拟力算法上进行了改良,通过离散化的区域边界进行边界虚拟力大小和方向的计算,提升了虚拟力平衡状态下网络的覆盖率,引入最大虚拟力限制与步长系数,防止节点的过度移动与震荡,增强了算法的稳定性。采用二元感知模型,在多种形状的二维平面区域和三个不同的三维曲面区域(滑坡区域的地表面)中,使用本文所提出的算法与其他两种已有的虚拟力算法(避障虚拟力算法和虚拟分子力算法)进行WSN节点的模拟部署,计算结果表明,相较于其他两种虚拟力算法,该算法具有更高的网络覆盖率。

无线传感器网络中节点加密、恶意节点检测的安全通信管理实现

针对无线网络带宽容量、信道信号干扰、通信频谱利用过程中出现通信中断问题,提出基于无线传感器网络的节点簇轻量级数字签名算法,设置簇首、不同簇之间的密钥加密与管理机制。首先对无线传感器网络的节点协作通信传输策略做了简要介绍,其次对恶意攻击节点检测、簇密钥更新管理策略进行详细分析研究,通过使用共享密钥、簇恶意节点检测、更新和维护簇密钥等管理方式,判定网络节点受到的攻击和变化情况,更新和维护簇密钥后恶意攻击节点无法获得新的密钥,由此可保证无线传感器网络通信的安全性。