无线传感器网络覆盖控制技术综述

覆盖控制是无线传感器网络的一个基本问题,可以使无线传感网络的空间资源得到优化分配,进而更好地完成环境感知、信息获取和有效传输的任务;覆盖控制决定了传感器网络对物理世界的监测性能,分析了网络覆盖技术在国内外研究的现状与发展,指出了传感器网络能量受限、规模大、动态性强,给覆盖控制的研究带来了巨大挑战。总结覆盖控制基本概念,最后提出当前亟待解决的问题,并对其未来的发展趋势进行展望。     

无线传感器网络覆盖连通性研究

针对无线传感器网络部署区域由于通信障碍和其他一些因素产生的某些节点无法与网络通信的情况,绐出了一种使用节点代理解决监测区域内节点通信不可达的方案,并基于一般意义的网络系统模型提出了一种探测覆盖区域内节点连通性的算法,即基于深度探测的节点覆盖连通性判定算法DBDAFNCJ.节点连通性分析和仿真实验结果表明,节点代理方案可以很好改善节点部署区域内节点通信不可达的情况,同时表明DBDAFNCJ算法可以高效、准确地获悉部署区域内节点连通性的情况.     

基于Voronoi的无线传感器网络覆盖控制优化策略

针对无线传感器网络运行状态中存在覆盖空洞的问题,提出了一种基于Voronoi有效覆盖区域的空洞侦测修复策略。该策略以满足一定网络区域覆盖质量为前提,在空洞区域内合理增加工作节点以提高网络覆盖率为优化目标,采用几何图形向量方法对节点感知范围和Voronoi多边形的位置特性进行理论分析,力求较准确地计算出空洞面积,找寻最佳空洞修复位置,部署较少的工作节点保证整个网络的连通性。仿真结果表明,该策略能有效地减少网络总节点个数和感知重叠区域,控制网络中冗余节点的存在,同时其收敛速度较快,能够获得比现有算法更高的目标区域空洞修复率,实现网络覆盖控制优化.     

基于粒子群算法的无线传感器网络覆盖优化

传统无线传感器网络覆盖优化方法所选算法的结构不合理,使其覆盖能力、迭代能力和有效性无法维系网络基本功能,为此提出粒子群算法的无线传感器网络覆盖优化方法。通过构建无线传感器网络认知模型,将网络覆盖优化工作转化成求取目标物体最大覆盖几率问题,使用粒子群算法对模型进行编码,利用模型适应度函数给出的约束值对网络节点位置进行更新,实现对无线传感器网络覆盖率的优化。通过分析仿真实验结论可知,与传统方法相比,该方法具有更强的覆盖能力、迭代能力和有效性。     

能量感知的无线传感器网络覆盖控制协议

提出了一种与节点位置无关的、能量感知的无线传感器网络覆盖控制协议EACCP(an Energy-Aware Coverage Control Protocol for wireless sensor networks),EACCP采用基于节点分层成簇的思想,根据节点邻居平均能量与自身剩余能量等参数竞选活动节点.理论分析与模拟实验表明EACCP协议不但能够提供高质量的网络覆盖率,而且可以有效地适应于节点能量异构的网络应用场景,并且减少活动节点选取过程中的控制消息开销.     

改进人工蜂群算法的无线传感器网络覆盖优化

由于无线传感器网络覆盖属于组合优化范畴,为了在有限节点数量情况下提高其覆盖率,引入人工蜂群算法并进行改进。通过注入全局最优个体反馈来提高收敛速度,并升级了侦查蜂更新方法,采用一维高斯变异的方法,充分利用粒子先验知识,使粒子既能够保证足够的活力,又提高了算法的全局搜索能力。在40个节点数量条件下进行仿真实验,提出的改进算法覆盖率达到了87.2%,与改进蛙跳算法和标准人工蜂群算法的覆盖率相比分别提高了1.6%和3.87%。     

基于智能化小区的无线传感器网络覆盖控制算法

无线智能小区中网络节点的有效能量覆盖控制是搭建智能化无线网络平台的核心问题。依托当前小区网络技术实际应用需求,对不同覆盖形式的典型算法进行分类描述。提出一种节点覆盖重叠最大有效覆盖率(OMEC)的控制覆盖算法,有效解决节点冗余、真空覆盖等问题。通过仿真实验模拟对比多种算法,结果表明该算法在提高网络覆盖质量以及延长网络服役周期等方面均有较明显的优势。     

异构无线传感器网络覆盖优化算法

针对异构传感网络节点在初始随机部署时产生覆盖盲区的问题,受简单随机抽样理论和最优化算法的启发,该文提出一种适用于感知半径异构的无线传感网覆盖优化算法。该算法以提高网络覆盖率和节点移动距离最小为优化目标,根据采样直线与平面感知圆的交点坐标之间的关系,建立了二次优化的数学模型。当平面中的多条采样直线段达到最优覆盖时,该文算法可以使平面的覆盖得到优化。实验证明,该算法能够有效提高异构网的覆盖率。     

无线传感器网络中基于遗传算法的覆盖优化

覆盖控制是廷长无线传感器网络生存期一个有效的方法之一.其方法通过覆盖控制将无线传感网络节点划分成若干不相交最小覆盖连通集(CCS),然后顺序调度不同节点集.然而寻找最小覆盖连通集覆盖为NP问题,文中建立覆盖连通集优化模型,提出一种基于遗传算法(Genetic Algorithm,简称GA)目标覆盖的优化算法,并详细阐述算法实施.仿真结果显示,对于指定目标,该GA优化算法能获得比GIECC算法更好的性能.     

基于Voronoi图的无线传感器网络覆盖算法研究

覆盖问题在无线传感器网络研究中具有很重要的地位,用最少的节点获得最大的覆盖面积是研究目标。Voronoi图,又叫泰森多边形或Dirichlet图,它是由一组由连接两邻点直线的垂直平分线组成的连续多边形组成。在一对邻近节点间,垂直平分线上的每个点被感知到的概率最小。文章中,作者提出一种基于Voronoi图的无线传感器网络覆盖算法,算法中先找出最大可能盲点,然后重新部署节点,以达到用最少的节点获得最大的监测面积。仿真实验证明了算法有效性。     

一种低功耗高效无线传感器结点的硬件设计

本文基于IEEE 802.15.4/ZigBee协议,着重讨论了无线传感器节点的硬件架构。文章回顾了一些主要的常用芯片厂商提供的解决方案,列出了一些典型的组件及其相关的功耗等参数,其中讨论了其节点及子系统的体系结构,并分析了在典型应用中的无线传感器节点的特殊要求,基于此提出了一种可行的无线传感器节点的硬件结构。     

提高无线传感器网络信息安全的时间反演技术

近年来无线传感器网络被广泛应用于三维立体监测、分布式监测、目标跟踪、空间探索、随机分布测量等领域.由于无线传感器网络在军事上的特殊用途,如敌情侦察、兵力监控及其它的特殊用途,使其信息传输的安全性研究得到广泛关注.通过引入一种新技术——时间反演(TR,Time Reversal)技术,来降低信号在空间与时间上被非法检测到的概率.时间反演技术使得信号只有在特定的时间和特定的空间内才可以被检测出来,而超出这个范围信号很难被检测出来,从而提高了无线传感器网络的信息安全.     

A CROSS-LAYER STRATEGY FOR COOPERATIVE DIVERSITY IN WIRELESS SENSOR NETWORKS

We investigate the problem of how to minimize the energy consumption in multi-hop Wireless Sensor Network (WSN),under the constraint of end-to-end reliability Quality of Seervice (QoS)requirement.Based...     

模拟电路故障诊断L_1估计及其神经网络解法

基于精确罚函数法,提出了新的求解L_1范致问题最优解的神经网络方法,它避免了Kennedy和Chua(1988)网络罚因子较大时性态变坏问题。对Bandler(1982)提出的模拟电路故障诊断L_1范数法进行了改进,将线性约束L_1问题转化为非线性约束L_1问题,并用新的神经网络方法求解,计算量小。模拟实验表明,所提神经网络方法和改进的模拟电路故障诊断L_1范数方法是可行的。     

有/无线ATM混合网络传输容量动态分配方案

以往对有/无线ATM混合网络传输容量(带宽)资源管理的研究或是局限于无线网络部分、或是局限于骨干(有线)网络部分,很少有人研究整个网络中涉及越区切换的链路的传输容量资源管理方案。本文将无线系统中越区切换对传输容量管理的影响扩展到骨干网,分别针对基站(BS)与基站控制器(BSC)之间的链路(包括空中接口)和基站控制器间的虚通道(VP),提出了自适应于各小区中各类呼叫业务量状态的传输容量动态分配和越区切换保护容量(Guard capacity)预约算法。通过对其性能的数值模拟分析,结果表明应用该算法时各类业务的阻塞率的比例与其指标要求的比例基本一致,因而可以适用于各类传输容量需求迥异的多媒体业务传输,使传输容量资源得以有效地利用。     

无线传感器网络的覆盖优化机制研究

如何实现最优覆盖是无线传感器组网的一个基本问题.文章分析了传感器覆盖问题的背景,给出了节点调度方案的主要方法和技术原理,探讨了基于网络能量高效的覆盖优化与网络连通性之间的关系,重点阐述了实现区域覆盖和点覆盖的机制.对于覆盖薄弱地区,文章提出了采用分簇方式将覆盖地区划分成许多子区域或簇,用动态移动修复机制提供细粒度的网络监测与覆盖控制.文章认为调度传感器节点在休眠和活动模式之间进行切换,是一种重要节能方法;对于资源受限且拓扑动态变化的无线传感器网络,宜采用分布式和局部化的覆盖控制协议和算法.     

A NEURAL-BASED NONLINEAR L_1-NORM OPTIMIZATION ALGORITHM FOR DIAGNOSIS OF NETWORKS*

Based on exact penalty function, a new neural network for solving the L1-norm optimization problem is proposed. In comparison with Kennedy and Chua's network(1988), it has better properties.Based on Bandler's fault location method(1982), a new nonlinearly constrained L1-norm problem is developed. It can be solved with less computing time through only one optimization processing. The proposed neural network can be used to solve the analog diagnosis L1 problem. The validity of the proposed neural networks and the fault location L1 method are illustrated by extensive computer simulations.     

一种带有可控动态参数的优化覆盖算法

能耗与覆盖问题是无线传感器网络研究领域的基本问题,也是一个重点问题。针对传感器节点所呈现的同构性特点,提出了一种带有可控动态参数的优化覆盖算法（OCCDP）。该算法首先给出了3节点联合覆盖时,最大无缝覆盖率的求解过程;其次,给出了在监测区域内存在传感器节点覆盖时,覆盖质量期望值求解方法以及与邻居节点进行覆盖比对时覆盖率的判定方法;当存在冗余覆盖时,给出了任意传感器节点处于冗余节点覆盖时的覆盖率的计算过程;最后,通过仿真实验与其他算法在覆盖质量和网络生存周期等方面进行对比,其性能指标平均提升了11.02%和13.27%,从而验证了提出算法的有效性和可行性。     

无线传感网络部分覆盖技术研究展望

在无线传感网络(Wireless Sensor Networks,WSN)技术中,各传感节点覆盖区域的研究是这项技术应用的基础课题.文章对国外最近提出的部分覆盖技术进行了收集整理,对其技术特性做了分析和对比.从覆盖度、节点分布特性、节点类型以及网络拓扑结构4方面对这些技术进行比较.最后,对部分覆盖技术的未来可能的研究方...     

一类离散Hopfield网络吸引状态的特征分析

该文首先讨论了超立方体图所对应的连接矩阵的特征向量,进而深入系统地分析了以n维超立方体为大规模局域连接模型的离散Hopfield网络的吸引特性之一,稳定吸引状态的位置、数量及其分布。研究结果表明,网络连接权矩阵的特征向量及其拼接向量均为网络的吸引子或吸引环,且其在网络状态空间中具有均匀对称的分布格局。