基于移动节点的无线传感器网络覆盖空洞修复方法

无线传感器网络(WSNs)一旦产生覆盖空洞,则会严重影响网络性能,针对此问题,提出了一种基于移动节点的覆盖空洞修复算法——联合补丁法,该算法按照预先制定的缝制方案把所需的移动节点"缝制"成一块大的"布",然后对空洞进行直接修复。首先,在理论上证明了该算法的性能;其次,用Matlab进行仿真实验,并与基于移动节点的三角形逐个贴片修复算法(PATT)在所需节点数和冗余度两方面进行对比;最后,对算法的稳定性进行了分析。最终表明:该算法具有较高的覆盖率和较低的冗余度。

基于多移动节点和遗传算法的传感器网络覆盖修复策略

设计了一种基于多移动节点和路径规划的传感器网络覆盖的修复策略。该机制通过对节点消耗能量的分析,采用遗传算法计算出移动节点的合理移动路径,可以最大可能地对普通节点进行及时修复,最大程度地避免由于传感器节点死亡带来的覆盖空洞。用随机过程在数学上证明了算法的收敛性。通过仿真实验的测试证实,所设计传感器节点修复机制和对移动节点的路径规划的求解算法能有效地预防节点死亡带来的覆盖空洞问题。

无线传感器网络覆盖空洞动态完全修复

为提高无线传感器网络运行质量,针对其覆盖空洞问题,提出了一种动态修复方法。利用移动节点的移动特性,采用泰森多边形(Voronoi)原理判断网络中的边界节点,依据边界圆弧进行覆盖空洞的动态完全修复。基于覆盖空洞模型,定义了边界圆弧的概念,利用几何方法分析出移动节点的最佳部署位置。算法设计时考虑了新增修复节点会出现冗余度过高的情况。仿真结果表明,该方法具有较好的稳定性及动态适应性,并且能够在保证覆盖空洞完全修复的同时提高新增节点的利用率,使修复后的网络具有较小的冗余度。

一种基于移动节点的无线传感器网络修复方法

传感器节点的随机部署不均匀或者由于负载不均导致有的节点能量提前耗尽,导致无线传感器网络出现覆盖空洞。针对已检测到的覆盖空洞,提出一种基于相切圆的修复算法,并从理论上证明该算法的可行性。算法的基本原理是以相邻2个边界传感器节点求它们相切圆的圆心位置,即新增加的移动节点的位置,通过反复求解相切圆的圆心位置来达到修复的目的。通过仿真实验证明:算法不仅能达到90%的修复覆盖率,而且修复后的冗余度相比其他算法也较低。

灾后煤矿物联网网络空洞覆盖重构算法

灾后煤矿物联网因部分节点损毁或障碍物遮挡,会导致网络空洞问题,阻碍网络连通。现有网络空洞覆盖算法未考虑井下灾后地理环境因素,且未对修复后的网络进行优化,无法满足灾后煤矿物联网重构需求。针对该问题,提出了一种煤矿物联网灾后有障碍物情况下的网络空洞覆盖重构算法-NHCRA-O。建立了灾后煤矿物联网模型和节点感知模型,采用Delaunay三角剖分对网络中残存节点及障碍物角点进行区域划分,通过节点感知模型判断区域内是否存在网络空洞;计算Delaunay三角形质心位置,利用质心和Delaunay三角形顶点之间的距离确定虚拟修复节点位置;对虚拟修复节点和移动节点进行可视化判断,并基于距离因子和能量因子计算二者优先级,通过预剪枝操作删除部分计算结果来提高算法收敛速度,根据可视化判断结果和节点优先级进行虚拟修复节点和移动节点双向匹配,从而确定移动节点最终位置,完成网络空洞修复;融合剩余能量因子、节点连通度和方向介数计算节点优先级,根据优先级选举簇头节点,其他成员节点就近入簇,实现网络重构。采用Matlab2016a软件对NHCRA-O的节点匹配效率、网络覆盖效率和网络生存时间进行仿真研究,结果表明:NHCRA-O完成移动节点与虚拟修复节点匹配的次数较Gale-Shapley算法减少31.4%,网络覆盖率较C-V算法和PSO算法高且移动节点平均移动距离短,NHCRA-O重构的网络生存时间明显高于SEP算法和LEACH算法重构的网络。

基于虚拟引力约束的光纤传感器网络节点空洞智能修复算法研究

针对传统光纤传感器网络节点空洞修复算法存在感知半径较低、距离阈值较短等问题,提出了基于虚拟引力约束的光纤传感器网络节点空洞修复算法。引入IVFA-B(Intensity-based Virtual Force AlgorithmWith Boundary Forces,IVFA-B)算法中的虚拟引力模型,分析异构网格中实现最大覆盖时两种异构节点感知半径的关系以及节点之间的最佳距离。将最佳距离和虚拟引力算法中的最佳距离阈值相结合,提供对异构网络的适应度,同时将节点移动概率引入节点移动距离公式中,实现光纤传感器网络节点空洞修复。仿真结果表明,所提出算法可以有效解决现有算法中存在的问题,在保证较为理想的覆盖效果基础上,延长感知半径和增大距离阈值。以此验证了所提算法具有较优应用性能。

非并行二分法的覆盖空洞修复算法

针对无线传感器网络覆盖空洞影响网络服务质量问题,提出非并行二分法的分布式覆盖空洞修复算法CHRND,算法采用非并行方式选择具有劣弧的空洞边界节点作为覆盖空洞修复的驱动节点,采用基于弧二分法确定移动节点最佳目标位置。仿真实验结果表明,移动节点引入使得空洞不被分割基础上,CHRND算法能以较少数量移动节点实现覆盖空洞的完全修复。

一种WSN三维覆盖空洞动态检测与修复算法

针对传感器节点随机部署后分布不均造成网络覆盖空洞的问题,提出一种三维覆盖空洞动态检测与修复算法。在混合节点随机部署的目标监测区域内,对三维空间进行立方体网格划分,根据选定节点的边缘端点和边缘弧检测出覆盖空洞,计算覆盖空洞周围的冗余移动节点移动到覆盖空洞时的方向和距离,调整移动节点以修复覆盖空洞。实验结果表明,与PSO、CPA算法相比,该算法的节点利用率更高,网络覆盖成本更低,其能够通过更少的节点来达到整体网络覆盖要求,且移动能耗较低。

一种混合异构传感网的覆盖洞修补算法

传感网感知节点部署的随机性以及节点能耗殆尽、损坏退出等问题使网络中存在覆盖洞,利用移动节点来修补覆盖空洞是当前较为可行的方法.假定网络在静态节点和移动节点处混合,并且在节点感知半径异构的情况下,研究如何通过移动节点重定位来修复感知覆盖洞,同时兼顾移动距离或能耗最小以及修复后的感知覆盖率最大化来优化感知覆盖性能.针对移动节点覆盖洞修补规划的NP-hard问题,结合遗传算法,提出一种覆盖洞修补算法来求解最优解.仿真实验结果表明,所提出的算法相比于同类算法能够更有效地修补漏洞并兼顾节点能耗以及感知覆盖率.