基于均衡策略的无线传感器网络协作模型

基于离散空间最优搜索理论中的基于博弈理论的协作策略模型,通过综合考虑无线传感器网络中节点转发数据所付出的代价和利益、节点能耗及相邻节点过去的行为,提出了一种自适应能耗均衡网络协作模型,并给出了相应的数学最优化模型及求解算法。优化的目标是均衡网络能耗和吞吐量,进而最大化网络寿命。模型通过能量因子和转发数据包数量来调节节点行为,使传感器网络的整体能耗趋向均衡。一个数值例子说明,该路由选择策略及求解算法是可行且有效的。     

信道与能耗感知的农田WSN机会路由优化方法

在农田无线传感器网络监测应用中,由于环境遮挡与作物生长引起的信号多尺度效应造成网络链路质量不稳定,进而影响数据汇集性能。针对该情况,同时考虑到农田WSN的能量受限问题,提出了一种农田信道和能耗感知的机会路由优化方法。基于农田信道模型估计链路连通概率,建立节点机会转发能耗预测模型,根据不同机会转发路径的中继概率得出其转发能耗期望,在候选转发集构建与排序时同时考虑路径期望能耗和节点剩余能量,以提高节点间、路径间的能量均衡性能。通过仿真实验将改进机会路由算法与LCOR、IOP、IPOR-OE算法进行对比,结果显示:网络生命周期CECOR算法的网络生命周期约为LCOR的2.2倍、IPOROE的5.2倍、IOP的8.7倍,最大能耗均方差分别是LCOR的3/4、IPOR-OE和IOP的1/2。从结果可以看出,改进算法延长了网络生命周期,提高了网络节点间能耗均衡性能,有助于实现农田监测网络的长时间稳定工作,实现了预期研究目标。     

能量均衡的无线传感器网络拓扑控制算法

拓扑控制技术对无线传感器网络性能有着重要的影响。该文在本地最小生成树LMST算法的基础上,提出一种能量均衡的拓扑控制算法EBTCA,该算法在构建网络拓扑时综合考虑了节点间的通信能耗和节点剩余能量,既能使局部总能耗接近最小化,又能达到节点能量平衡的效果,解决了网络中"瓶颈"节点因负载过大较快死亡的问题,延长了节点的工作时间,进而延长了网络的生命期。在OPNET仿真平台上对EBTCA算法进行仿真实验,结果表明EBTCA算法在保证了较低的端到端时延、较高的吞吐量与投递率等前提下,有效地延长了网络的生命期,从而保证网络长时间的可靠运行。     

稳定高效节能且邻近相关的网络拓扑协议

现有的无线传感器网络拓扑协议未全面考虑节点位置、休眠、剩余能量的影响,且依赖于GPS等基础设施获得节点绝对位置,导致网络成本高,能量有效性不足。该文在DEAC协议的基础上,提出了一种分布、稳定、高效节能和利用邻近相关信息数据融合及节点休眠策略的无线传感器网络拓扑控制协议(SEENRT)。该协议利用剩余能量信息,平均各节点能耗负担;利用邻近相关信息和节点休眠,降低覆盖冗余,减少网络能耗。试验结果表明SEENRT协议和LEACH、HEED和DEAC协议相比,能有效地降低网络能耗、平均节点的负担及延长网络的生存时间。     

节点附着多数据场的四面体网格的简化算法

为了提高三维数据网格的渲染效率,在综合了国内外学者的四面体网格简化研究成果的基础上,提出基于节点邻接笼模型的节点兼并算法作为网格简化的基本模式,同时解决了算法运行时产生几何错误的问题。文章在网格简化算法中引入统计学的基本方法,将网格的外形信息和标量场、矢量场都处理成数据场,并为各节点数据场定义参量和相应的阈值,通过优化阈值组合来获得保留所需的节点信息的简化结果。最后给出了算法的主要流程。算法实例表明,该算法对网格质量、网格形状的复杂度比较敏感;同时,该算法存在对网格简化路径的依赖;在优化阈值比的条件下可以获得良好的简化效果。     

基于蚁群算法的副本选择策略的研究

副本技术是数据网格中的关键技术。它大大减少传输延迟,提高数据访问和处理的效率。本文研究蚁群算法的原理,同时分析了影响副本选择性能的主要因素,利用这些参考因素设计了基于蚁群算法的副本选择策略,并对这个新算法进行了分析和实现,经仿真平台实验,结果表明该算法可以减少数据访问延迟及带宽消耗,并有效做到网格中存储节点间的负载平衡,提高数据的访问速度。     

非结构化P2P系统的路由算法

针对非结构化对等网络中洪泛搜索机制的路由盲目性问题,提出了一种利用节点积累的经验指导节点传播查询的路由算法。在该路由算法中,节点记录自己关注的主题和满足主题的邻居节点,建立主题与邻居节点的对应关系表,当节点收到查询后 节点就利用该表来指导节点选择查询路由,以便更快地找到查询结果。仿真试验和性能分析表明该算法有效地减少了查询带来的网络流量,提高了查找成功率。     

基于能量、节点密度的LEACH-TYC拓扑控制算法的研究

网络拓扑控制是无线传感器网络研究和应用中的一个关键问题。针对LEACH算法及基于LEACH改进DBCP算法存在的问题,文章提出了一种新的改进拓扑控制算法:LEACH-TYC。该算法采用与LEACH算法相同的前提假设,借鉴DBCP算法的优点,进行了如下改进:一是允许担任过簇首节点的还可以继续当选,但是必须满足限定在一定的次数和剩余能量达到一定的值的基础之上。二是利用节点密度改进簇首的选举阀值。三是非簇首节点加入簇时综合考虑节点间剩余能量和节点间距离。仿真结果表明,LEACH-TYC算法使得簇规模更均衡、网络生存时间更长、节点能耗更少。     

一种基于数据空间自适应规则网格划分的Skd-tree最近邻算法

针对现有kd-tree KNN算法的不足,提出了一种基于规则数据空间网格划分的Skdtree KNN算法。该树形结构把数据置于空间网格内部,能更好地利用数据的空间分布特性,可以在更小的范围内对被查询数据定位,有效避免对部分无关数据的计算或回溯;同时,为了适应网格空间的规则性,算法中采用了超方体而非超球体来查询局域空间中的最优结果,避免了空间异构带来的缺点。数字实验的结果证明:Skd-tree KNN比kd-tree KNN具备更好的索引定位精度、更少的无关数据回溯和计算、更短的查询时间,尤其适用于数据样本较大或高维度数据的最近邻查询。     

在动态水环境中基于熵的无线传感器网络路由算法

随着人们对水环境的日益关注以及无线传感器网络技术的成熟,如何使用无线传感网络对水环境进行监控成为一项重大课题。该文在动态水环境中,基于正方体网格剖分思想提出了一种以熵为尺度来衡量路径稳定性的QoS路由算法(EWSQoS),该算法使用正方体网格对信息收集区域进行剖分,再在此基础上寻找到达Sink节点的最短网格,最后利用"熵"来选择路由,减少了重建路由(或路由修复)的次数,在网络拓扑频繁变化的环境中尽可能地提供QoS保证。经仿真实验与性能分析表明,EWSQOS算法与Long-term、DBR、DTN等算法比较,在路由重建次数、路由成功率、网络能耗、网络延时方面具有更优性能。     

异构P2P网络的分布式查询协议

从P2P网络节点的异构性出发,考虑了节点物理位置,提出了一种分层的混合路由查询协议。该协议利用时间戳在局部实现了节点逻辑位置和物理位置的统一,并引入超级节点解决了节点负载失衡和性能瓶颈的问题。在仿真平台P2PSim上的性能测试表明,该协议在大规模P2P网络中优于Kademlia、Chord、Tapestry。     

无线传感器网络功率控制的质心定位算法

在无线传感器网络的诸多应用中,迫切需要对事件发生区域或者数据来源进行定位,特别是在无锚节点的情况下。为此该文提出一种基于功率控制的质心定位算法(CLAPC),采用离散功率控制的方式对目标区域进行虚拟网格划分,从而确定包含未知节点的最小区域,在提升系统能效的同时,提高了节点的定位精度。算法无需部署锚节点,具有较高的实用性,仿真实验也进一步验证了算法的有效性。     

群体决策中隐性社团组织的识别

现实的群体决策问题往往是复杂的大群体问题,而群体成员之间由于联系程度、性格、心理、价值观等因素的影响可形成不同的社团组织。社团组织的结构,特别是群体中隐性社团组织的划分及其结构无疑对决策结果有重大影响。基于决策成员之间人际关系网络构成的大规模复杂网络,运用节点相似度的凝聚算法思想,研究出节点赋权网络的社团划分新算法。该算法综合考虑节点属性以及节点在网络中的结构特性,分别反映群体决策中决策个体的知识水平及交际网络,用于识别群体中的隐性组织结构,为模拟群体观点演化过程和结果奠定了基础。     

基于多路径机制的无线传感器网络动态路由算法

传统网络的路由机制往往选择源节点到汇聚节点之间跳数最小的路径传输数据,但是在无线传感器网络中,如果频繁使用同一条路径传输,就会造成该路径上节点应能量消耗过快而过早失效。本文提出了一种基于多路径机制的动态路由算法,主要步骤为找到源节点和汇聚节点的多条路径,选择一条节点最小能量最大的路径进行数据传递。与单路径的路由算法相比,多路径算法在节点生存期和数据传输的性能方面有了显著的提高。     

无线传感器网络节点能耗状态转换模型研究

针对无线传感器网络节点的能量管理与优化问题,对无线传感器网络节点中主要的功率可管理部件工作状态进行分析,建立了MCU处理器、模数转换器和无线收发模块之间的状态转换关系模型。详细阐述了器件间的状态转换关系和条件,并给出了多种休眠模式间的转换时间阈值的估计方法。该模型反映了无线传感器网络节点实际工作状态的转换关系,为节点的动态能耗管理的优化设计提供了实际应用参考。     

无线传感器网络中的高效签名算法

无线传感器网络节点的计算、存储和通信能力都十分有限,通常被认为不适合使用公钥密码学技术。然而,近年来的许多研究成果表明,一些经过优化的公钥算法是可以为无线传感器网络提供更加有力的安全保障的。该文基于身份的密码系统进一步简化了传统公钥系统,根据无线传感器网络自身的特点,对现有的基于身份的签名算法的安全模型进行改进,并在此基础上提出了新的签名算法,同时也给出了安全证明。现有算法的存储需求与被签名信息长度成正比,而新算法存储需求为常量,因此更加适合在无线传感器网络中的使用。     

基于EKF的MDS-MAP定位算法

由于MDS MAP算法中测量距离与节点坐标之间的非线性的关系,从而无法快速得到节点位置信息,而且由于MDS MAP算法在定位精度和定位误差等方面存在着不足,因此在此基础上引入扩展卡尔曼滤波对MDS MAP进行求精.以MDS MAP算法得到的定位位置为初始数据,利用SVD分解,得到定位坐标,然后同多建立EKF模型,对节点位置进行迭代,从而可以得到精度更高的位置信息.最后以Matlab软件做为仿真平台,在网络覆盖范围为100*100、通信距离为25、30和50的条件下,对改进前后的算法进行仿真,结果显示10次的仿真在精度和误差上都提高了5%.     

WSN中利用广义学习自动机和休眠机制的部分覆盖方法

为了解决无线传感器网络(WSN)部分覆盖中的能耗问题,提出一种基于广义学习自动机(GLA)和休眠机制的部分覆盖方法。首先,将WSN网络构建成一个连通图模型。然后,通过GLA算法从中选择一定数量的节点构成主干网络。最后,检查主干网络是否满足部分覆盖要求,并根据各节点的覆盖性能来选择合适的休眠节点进行激活,从而以最少数量的节点来满足覆盖要求,并保持节点之间的连通性。仿真结果表明:该方法能选择传感器节点来满足覆盖条件,减少了工作节点数量,提升了WSN的寿命。     

基于多重网格方法的快速电源网格分析法

以电源网络节点之间的电气距离为基础,应用多重网格方法,提出了一种快速的电源网格分析器;设计了一个简单的限制和插值方案,速度收敛可以通过电气距离阀值和前/后段滤波迭代次数来控制。基于电源网格节点间电气距离方案的特点在于直观、简单、易于实现,实验结果较好地证明了该方法的可行性。     

一个机群环境下抗数据偏斜的JOIN算法

提出了一种计算机机群环境下JOIN算法，防止数据偏斜对机群执行效率的影响．给出了数据分布树的形式化定义，构造了基于数据分布树的数据均衡分布机制、抗数据偏斜的JOIN算法．分析和实验表明，该算法适合于海量数据查询并能有效地解决机群并行环境下数据偏斜所造成的查询性能低下的问题．