非自主性移动无线传感器网络研究

无线传感器网络是目前比较流行的一种应用于各种监测环境的网络,其应用中遇到的一个难点是如何监测移动物体,例如泥石流区域或火山灰区域。于是诞生了一种非自主移动无线传感器网络,它布署在移动体内,随着移动体的移动而移动,在移动过程中监测环境数据。文章介绍了非自主移动无线传感器网络的概念、主要应用特点和大致工作原理。文章给出了一种支持非自主移动无线传感器网络的移动模型,该模型可以用于网络的路由查询、数据传输和网络的重构。

基于无线传感器网络的卫星遥感观测非均匀地表重点区域监测系统设计

卫星遥感观测非均匀地表重点区域监测数据通常具有复杂性和不确定性,难以精准确定重点监测区域和获取有用信息,导致监测范围受限,监测结果存在较大误差;因此,为了给非均匀地表的治理提供数据支持,利用无线传感器网络优化设计卫星遥感观测非均匀地表重点区域监测系统;加设卫星遥感观测图像传感器,调整无线传感器网络模块,改装监测数据处理器,利用调整的系统电路连接硬件元件,完成硬件系统的优化;在硬件和数据库的支持下,从拓扑结构和传输协议等方面,构建无线传感器网络;实现高空遥感与无线传感器网络的深度融合,利用无线传感器网络采集地表卫星遥感观测图像,获取地表信息,扩宽监测范围;并通过滤波、几何纠正等步骤,实现初始图像的预处理,并提取图像特征,根据特征图像的匹配结果,确定非均匀地表重点区域,结合地表倾斜角度、地表非均匀程度等指标完成卫星遥感观测非均匀地表重点区域监测;经实验测试发现改进系统与传统监测系统相比,优化设计系统输出地表倾斜角度和地表变形量的监测误差分别减小0.28°和0.73 m^(3),同时系统监测范围明显扩大。

基于位姿评估的无线传感器网络自主移动节点定位技术

本文在研究自主移动节点运动特性的基础上,提出一种基于位姿评估技术的自主移动节点定位算法.该算法适用于可以获取速度信息以及具有射频定位功能的移动节点.该算法利用移动节点速度信息计算相对定位轨迹;然后对相对定位轨迹进行平移,旋转变换,使变换后的相对定位轨迹与射频定位轨迹的结果差别最小来修正累积误差;最后从修正后相对定位轨迹上获取最终定位结果.仿真实验结果表明,所提出的算法在参数取值合理的条件下,能够有效地提高移动节点定位精度.

非均匀簇算法下无线传感器网络数据融合与共享

为了实现无线传感器网络数据高效稳定的融合共享,本文设计无线传感器网络数据聚类与共享系统,明确系统四层架构,利用非均匀簇方法对无线传感器网络数据进行聚类和共享。实验结果显示,在不同的运行轮数条件下,相较于基于双哈希模糊布隆滤波器的方法和基于隐私保护的方法,本文方法聚类节点特征数据量最多,且数据共享过程中数据共享量、系统传输稳定性、数据共享效率以及系统处理速率均更高,应用价值较为突出,可以为数据可视化提供重要支持。

移动无线传感器网络连通性自主恢复算法

无线传感器网络(WSNs)中关键节点故障会将网络分割成多个不连通的分区,给网络性能带来严重影响。而无线传感器网络往往布置在人工难以干预的偏僻恶劣环境中,网络连通性的自主恢复尤其重要。提出一种自主网络分区检测和连通性恢复(APDCR)策略,容忍无线传感器网络中关键节点的故障。APDCR首先基于1跳邻居和部分2跳邻居信息提出一种新的关键节点识别算法,然后给出关键节点的备用节点的选取算法和网络连通性恢复算法,最后扩展算法处理两个节点同时故障时网络不连通问题(2-APDCR)。模拟实验结果表明了算法APDCR的有效性。

无线传感器网络中基于占空比模式的移动数据采集优化算法探究

旨在构建基于占空比模式的移动数据采集优化算法,以提升传感器网络的性能。本次研究中,工作人员深入分析移动数据采集的问题,并提出了一种自适应锚点选择算法,该算法根据实时网络状态动态调整最优锚点个数,并通过优化停留时间来最大化数据采集效率。通过对实验结果的分析比较,验证了本文所提算法在不同场景下的有效性,并得出结论:该算法不仅能够显著提升传感器网络的数据采集效率,还为实际应用中的资源管理以及数据处理提供了理论支持,具有重要的学术及应用价值。

无线传感器网络中载体的自主移动策略

针对部署在复杂环境中或者不易抵达区域的无线传感器网络(WSN)由于受环境影响,其节点修复、定点投放或搜索救援等环节存在人身安全、不易修复等问题,提出一种WSN中载体的自主移动策略。该策略首先基于少量锚节点,结合最大似然估计算法和接收的信号强度指示(RSSI)定位技术实现移动载体自身定位;然后依靠数学模型,根据当前获取的定位信息及目标节点坐标,完成下一步目标节点的选取和前进角度的修正,以最终实现移动载体的自主移动。仿真结果表明,该策略能够确保载体沿较短路径,在较短时间内到达目的地;且传感器节点密度越大,该策略成功率越高,分别对规模为130、180、300的无线传感器网络进行了仿真,成功率高达96.7%。

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。

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.

基于动态分区的无线传感器网络非均匀成簇路由协议

针对节点负载不均而形成的"热区"问题,提出了一种基于动态分区负载均衡的分布式成簇路由协议(UCDP)。其核心思想是:将网络合理化地动态分区,使距离基站较近的区面积较小,从而减少需要承担转发任务节点的区内通信开销,节省更多的能量供数据转发使用;综合考虑距离因子和剩余能量因子进行区内非均匀成簇;有机结合簇内单跳和区间转发,区头与簇头共同协作进行路由传输。实验表明,协议具有较好的稳定性,显著延长了网络的生存周期。

一种基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议

在路由协议中利用分簇技术可以提高无线传感器网络的可扩展性.当簇首以多跳通信的方式将数据传输至数据汇聚点时,靠近汇聚点的簇首由于转发大量数据而负载过重,可能过早耗尽能量而失效,这将导致网络分割.该文提出一种新颖的基于非均匀分簇的无线传感器网络多跳路由协议.它的核心是一个用于组织网络拓扑的能量高效的非均匀分簇算法,其中候选簇首通过使用非均匀的竞争范围来构造大小不等的簇.靠近汇聚点的簇的规模小于远离汇聚点的簇,因此靠近汇聚点的簇首可以为簇间的数据转发预留能量.模拟实验结果表明,该路由协议有效地平衡了簇首的能量消耗,并显著地延长了网络的存活时间.

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。

非均匀分布下无线传感器网络节点调度机制

针对传统依赖精确位置信息的计算复杂和无位置信息部署受限性等弊端,从理论上对节点部署方式进行分析,提出一种非均匀分布下的无线传感器网络节点调度NDNS(non-uniform distribution node scheduling)机制,该机制利用节点与邻居节点的距离信息,对节点覆盖冗余进行判别,适应于任意分布下的网络部署方式。通过实验对机制进行了性能分析和验证,结果表明该方案在保证网络覆盖的前提下,有效地延长了网络生存时间。

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。

无线传感器网络能量均衡的非均匀分簇算法

无线传感器网络节点随机分布,针对均匀分簇容易造成网络中能耗不均的问题,提出一种能量均衡的非均匀分簇算法EBUCA(Energy-Balanced Unequal Clstering Algorithm)。该算法在簇头选举阶段,根据节点的剩余能量、节点所在区域稀疏程度来保证簇头的均匀分布;同时结合各簇头所在区域的节点密度与距sink节点的距离来构造大小不等的簇半径,使节点所在区域密度大或距离基站较近的簇半径较小,平衡了簇内和簇间的通信能耗。仿真结果表明与LEACH、DBCP、EEUC算法相比,EBUCA算法能够有效地均衡节点能耗,延长网络生命周期。

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。