检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭学报 2020年第S2期45卷 1118-1126页

作者：赵清杨维胡青松北京交通大学电子与信息工程学院北京100044 中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221008

针对煤矿物联网灾后重构网络中簇头节点易于因能量耗尽或环境破坏而失效导致重构网络不稳定的问题,提出了一种自适应重构的加权分簇组网算法,以优化重构网络分簇过程和提高重构网络的稳定性。首先,在分簇阶段,分析了节点的能量因子、连... 详细信息

针对煤矿物联网灾后重构网络中簇头节点易于因能量耗尽或环境破坏而失效导致重构网络不稳定的问题,提出了一种自适应重构的加权分簇组网算法,以优化重构网络分簇过程和提高重构网络的稳定性。首先,在分簇阶段,分析了节点的能量因子、连接度、距离度和节点的失效概率4种可能影响分簇性能的因素。然后,每个节点通过与Sink节点以及邻节点的信息交互可以计算得到自身的一个簇头选举参数,并通过与通信范围内其他节点的簇头选举参数相比,决定自身是否成为簇头节点或簇成员节点。当所有的残存节点都确定自身成为簇头节点或簇成员节点时,则重构网络的分簇过程完成。其次,在网络运行阶段,由Sink节点以一个较小时隙定期发送探测消息,并更新各簇的成员信息列表。分别设置簇头剩余能量函数和链路质量函数,当簇头剩余能量函数和链路质量函数任一的判决函数低于设定的阈值时,Sink节点在网络中宣布该簇头节点死亡消息,并重新启动重构网络新一轮的分簇过程。仿真结果表明,与典型的LEACH和WCA分簇算法相比,采用所提出的自适应重构加权分簇组网算法,可有效降低重构网络总的簇头变化次数,使所形成的簇结构更稳定;保证簇内节点分布较均匀,使得灾后重构网络的总体能耗得到有效降低。当簇头节点剩余能量或链路质量低于阈值门限时自动重新启动网络重构过程,可延长重构网络的生命周期,提高灾后重构网络的稳定性。所提算法为煤矿灾后物联网的重构提供了一种有效的解决方案。

关键词：煤矿灾害物联网节点失效自适应重构分簇组网

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移动Ad Hoc网络中分簇组网技术的研究

移动Ad Hoc网络中分簇组网技术的研究

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作者：倪旻明北京交通大学

学位级别：博士

随着无线通信技术以及移动电话、PDA (Personal Digital Assistant)、笔记本电脑等无线通信设备的不断发展,人类社会已经逐渐进入了泛在通信的新时代。在众多的通信解决方案中,基于分簇结构的移动Ad Hoc网络因其不依赖固定基础设施即可... 详细信息

随着无线通信技术以及移动电话、PDA (Personal Digital Assistant)、笔记本电脑等无线通信设备的不断发展,人类社会已经逐渐进入了泛在通信的新时代。在众多的通信解决方案中,基于分簇结构的移动Ad Hoc网络因其不依赖固定基础设施即可在移动场景中实现动态组网与数据传输的特点在近些年引起了学术界和工业界越来越多的关注。与传统的平面结构相比,分簇结构能够显著地改善资源的利用率、降低路由复杂度、增强网络稳定性。但由于分簇结构的建立与维护不可避免地会依赖于额外的状态信息与控制信息的交互,所以当网络的拓扑结构变化较快并且涉及较多动态节点时,网络中传输的分簇信息则可能出现显著的增长,从而占用大量系统资源,甚至造成网络的瘫痪。因此,如何为移动AdHoc网络设计高效、可靠的分簇组网方案,并进行准确、有效的性能分析就成为推进分簇组网技术继续向前发展的关键。本文首先从分簇组网方案的设计出发,提出了一套基于移动性预测的分簇组网方案(Mobility Prediction Based Clustering, MPBC)以尽可能减少节点的随机移动性对网络拓扑结构所可能产生的影响。与现有面向移动性感知的分簇组网方案相比,MPBC方案采用了基于多普勒频移的相对移动性预测算法获得所需的移动性信息。由于新的预测算法不依赖于外部系统、且无需传输额外的控制信息,MPBC方案体现出了更好的环境适应性。此外,在MPBC方案中,预测得到的移动性信息不仅用于簇头的初步选取、网络结构的初始化,也被用于在分簇保持阶段对网络结构做出适时的调整以尽可能进一步提升簇结构的稳定性。通过理论分析和仿真实验可知：在相同条件下,MPBC方案在链路状态变化率、逻辑链路持续时间、簇头生存时间等一系列稳定性性能指标方面都比现有典型分簇组网方案表现得更为出色。由于分簇组网工作中的信息交互基本都以广播方式完成,因此广播传输的性能会直接影响到分簇组网工作的有效进行。基于这样的考虑,本文在完成分簇方案的设计之后,进而对广播传输的可靠性进行了理论分析。为了准确地描述广播传输过程,本文用Markov链对随机退避计数器的状态变化、节点传输队列中剩余数据包数目的变化分别进行了重新建模,以修正现有文献中所存在的问题与不足。在此基础上,通过模型分析得到的节点平均传输概率被用于推导一般性二维平面场景下移动Ad Hoc网络中基于距离的丢包率、平均丢包率以及平均队列时延这三个可靠性性能指标的闭合表达式。与现有研究成果相比,本文考虑了隐藏终端以及相邻节点选择相同的退避时间对广播传输所产生的影响。此外,本文也对衰落信道在传输可靠性方面所可能产生的负面效应进行了讨论。最后,本文研究了分簇结构对移动Ad Hoc网络容量性能带来的影响以提高分簇组网的有效性。基于描述网络中通信干扰的协议模型(Protocol Model)和由收发节点形成的排斥区域(Exclusive Region),本文首先得到了分簇结构的移动Ad Hoc网络中由簇结构和孤立节点决定的两个理论容量上界,并在此基础上对临界网络面积进行了求解。此后,本文还对不同场景中网络容量下界的可达性进行了分析。研究结果表明,在分簇结构下,移动Ad Hoc网络的网络容量会因网络面积的变化而表现出不同的特征;而临界网络面积这一参量也对“大规模”网络这一概念做出了更为明确地解释。

关键词：移动Ad Hoc网络分簇组网移动性预测广播可靠性网络容量

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基于分簇组网的无人机集群协同定位算法研究

基于分簇组网的无人机集群协同定位算法研究

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作者：孙建军内蒙古大学

学位级别：硕士

随着空天地互联网络的发展,无人机集群因其机动性强等优势被广泛应用于执行抢险救灾等重要协同作业任务。实时高精度定位服务是执行协同作业的前提,传统GPS(Global Positioning System)定位因其户外良好性能可以满足大部分用户需求,但... 详细信息

随着空天地互联网络的发展,无人机集群因其机动性强等优势被广泛应用于执行抢险救灾等重要协同作业任务。实时高精度定位服务是执行协同作业的前提,传统GPS(Global Positioning System)定位因其户外良好性能可以满足大部分用户需求,但在户外峡谷区域等复杂地理环境中,易受障碍物遮挡等原因导致定位中断或失效,严重影响任务的执行,针对此问题,本文提出基于分簇组网的无人机集群协同定位算法,从无人机集群分簇组网和协同定位两方面来展开研究。首先,本文利用可靠机间通信动态构建无人机集群子网络,故而无人机集群定位无需构造整体网络的度量矩阵,通过子网络划分处理降低了算法的复杂度。本文基于能耗角度出发,考虑无人机集群网络存在异质节点情形,引入稳定选举(Stable Election Protocol,SEP)分簇协议,并针对其簇头(CH)选举机制具有随机性的问题,提出了基于生物地理学优化(Biogeography-Based Optimization,BBO)算法的簇头选举方案。针对传统SEP算法簇间通信采用单跳路由机制能量消耗较大的问题,引入双向搜索Dijkstra算法对簇间通信采取多跳路由机制,并改进了簇头节点通信链路权值计算公式,使得网络通信消耗极大降低,延长了网络整体生命周期。其次,本文提出基于分簇组网的SMDS(P)-INy(Super-Multidimensional Scaling based on Improved Nystrom)协同定位算法,引入上述分簇组网方法,在簇内进行小数量无人机协同定位。SMDS(Super-Multidimensional Scaling)算法对测距和测角信息联合处理,构建节点通信链路向量矩阵,虽然较传统MDS定位算法提升了无人机节点定位精度,但同时也导致算法计算复杂度陡然升高。针对此问题,本文首先引入Nystrom低秩近似算法,采用自适应抽样算法改进了Nystrom样本矩阵构建步骤,然后,利用改进后的矩阵低秩近似方法优化传统SMDS算法特征值分解过程,有效降低了相异度量矩阵的计算复杂度。最后,利用Procrustes分析方法完成簇间坐标配准进而完成网络子簇融合过程,通过最小二乘算法利用无人机锚节点坐标完成网络内相对坐标到绝对坐标的转换。本文对所提算法复杂度进行了详细分析,所提算法相对于传统集中式SMDS定位算法其计算复杂度大大降低,且仿真实验表明,所提SMDS(P)-INy定位算法平均定位误差为1.25m,较SMDS-Ny算法定位误差降低了23.71%,所提算法定位精度得到了进一步提高。

关键词：无人机集群 GPS 分簇组网协同定位 Nystrom近似 Procrustes分析

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MANET网络分簇组网协议比较与分析

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无线电工程 2018年第2期48卷 101-105页

作者：刘玉涛张春晖通信网信息传输与分发技术重点实验室河北石家庄050081

基于分簇结构的MANET网络不依赖固定基础设施即可以实现动态组网与数据传输,可以通过跨簇节点实现大规模组网。对分簇组网协议与算法进行了分析与介绍,在此基础上基于最大连接度算法提出了一种解决分簇组网中跨簇处理的双信道跨簇策略... 详细信息

基于分簇结构的MANET网络不依赖固定基础设施即可以实现动态组网与数据传输,可以通过跨簇节点实现大规模组网。对分簇组网协议与算法进行了分析与介绍,在此基础上基于最大连接度算法提出了一种解决分簇组网中跨簇处理的双信道跨簇策略。最大连接度算法能够在保障网络的稳定性的同时提高跨簇通信的效率,双信道跨簇处理有利于实现网络的分层管理与控制,组成与逻辑关系一致的实体网络,网络之间在保持通联的同时具备较高的独立性,传输效率更高。

关键词：移动自组织网分簇组网分簇算法跨簇

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一种面向任务的分簇组网通信方法及系统

一种面向任务的分簇组网通信方法及系统

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作者：刘恒张延军刘佳兴肖维维杜昌澔金万杨 100081 北京市海淀区中关村南大街5号

本发明提供一种面向任务的分簇组网通信方法及系统，方法包括：获取任务节点，并根据任务节点的类型分配响应参数，所述响应参数包括物理层参数及应用层参数；根据响应参数在任务节点中的重要度，为所述响应参数设置权重因子，并构建适... 详细信息

标准号: CN117354971A

本发明提供一种面向任务的分簇组网通信方法及系统，方法包括：获取任务节点，并根据任务节点的类型分配响应参数，所述响应参数包括物理层参数及应用层参数；根据响应参数在任务节点中的重要度，为所述响应参数设置权重因子，并构建适应度函数；根据任务节点ID号，将任务节点划分为未定义节点或初始簇首节点，对应选择执行簇加入流程或簇首重选流程；当执行簇首重选流程时，若初始簇内成员个数大于预定数量，基于适应度函数，采用灰狼优化算法进行簇首选举；若初始簇内成员个数小于预定数量，初始簇首继续执行簇加入流程，成为簇成员。本发明通过面向任务的簇建立及簇维护策略，提升建网速度，降低网络维护开销，适用于规模大的多业务需求网络。

关键词：任务节点响应参数簇首适应度函数重选通信方法及系统物理层参数簇首节点定义节点分簇组网继续执行权重因子网络维护选择执行优化算法簇建立簇维护多业务应用层重要度构建分配选举网络

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一种大规模无人机集群自适应分簇组网方法

一种大规模无人机集群自适应分簇组网方法

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作者：徐公国刘钰蔡利兵王勋夏洪富 710024 陕西省西安市灞桥区平峪路28号

本发明为解决现有分簇组网方法分布不均匀、负载不均衡、需要事先确定分簇个数缺乏一定的自适应性等问题，而提供了一种大规模无人机集群自适应分簇组网方法。包括以下步骤：步骤一，根据无人机的通信半径、集群的部署位置，构建通信连... 详细信息

标准号: CN114885379B

本发明为解决现有分簇组网方法分布不均匀、负载不均衡、需要事先确定分簇个数缺乏一定的自适应性等问题，而提供了一种大规模无人机集群自适应分簇组网方法。包括以下步骤：步骤一，根据无人机的通信半径、集群的部署位置，构建通信连通性矩阵，计算每架无人机的通信连通度和通信连通节点集；步骤二，以通信连通度为评价指标，通过循环迭代的方式选出初步簇首节点，对无人机集群进行初始化分簇；步骤三，计算初始化分簇方案中簇首节点的通信负载情况，根据单无人机的通信负载能力对分簇方案进行负载均衡优化；步骤四，根据通信距离计算出簇内子节点与簇首节点之间的通信能耗，对步骤三所得分簇方案的通信能耗进行优化，得出最终分簇组网方案。

关键词：簇首节点分簇组网分簇无人机集群通信负载通信能耗通信初始化连通度矩阵簇内子节点通信连通性部署位置负载均衡评价指标通信距离循环迭代自适应性不均衡不均匀节点集自适应构建集群连通优化

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基于信息能量多域耦合评估的电力线载波分簇组网方法

基于信息能量多域耦合评估的电力线载波分簇组网方法

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作者：陈晓梅邓朝龙程梓健薛佳朋周振宇 102206 北京市昌平区回龙观北农路2号

本发明涉及一种基于信息能量多域耦合评估的电力线载波分簇组网方法，该方法针对电力线载波通信分簇组网领域，在构建包括信息域指标、能量域指标以及业务域指标在内的节点多维价值评估体系后进行簇头选举多维价值评估，并在分簇过程中... 详细信息

标准号: CN118316479A

本发明涉及一种基于信息能量多域耦合评估的电力线载波分簇组网方法，该方法针对电力线载波通信分簇组网领域，在构建包括信息域指标、能量域指标以及业务域指标在内的节点多维价值评估体系后进行簇头选举多维价值评估，并在分簇过程中基于改进螺旋进化粒子群算法更新簇节点适应度函数，通过引入对数螺旋进化形态参数使各分簇粒子脱离直线移动策略的束缚，使分簇粒子逐渐螺旋收敛至局部最优位置和全局最优位置，实现准确有效的簇头选举，并在簇头选举完成之后通过计算各簇头节点的信息域、能量域以及业务域的综合指标价值评分进行簇头间通信组网，各簇头对通信半径内的簇头进行多重指标打分并选择簇头节点综合价值评分最高的簇头建立连接，从而实现电力线载波通信的多跳中继组网，有效提高电力线载波通信组网效率和通信质量。

关键词：电力线载波通信簇头选举簇头分簇组网簇头节点分簇组网价值评估能量域信息域业务域多维粒子进化全局最优位置簇头间通信电力线载波粒子群算法适应度函数综合指标对数螺旋多跳中继多重指标建立连接信息能量形态参数直线移动最优位置耦合簇节点多域构建通信收敛束缚引入脱离评估更新改进

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一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法和系统

一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法和系统

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作者：刘中秋张伟王东陈高曙高林 310000 浙江省杭州市西湖区文三路90号71幢5层东505-508、西501-508房间

本发明公开了一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法和系统，属于机载无线组网技术领域，包括：当侦听到入簇请求后，判断当前簇内成员数量NC是否满足条件：NC<M‑1；其中，M为簇容量，即一个簇所能包含的最大成员节点数量；... 详细信息

标准号: CN116963227A

本发明公开了一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法和系统，属于机载无线组网技术领域，包括：当侦听到入簇请求后，判断当前簇内成员数量N_C是否满足条件：N_C<M‑1；其中，M为簇容量，即一个簇所能包含的最大成员节点数量；若是，则发送入簇回复，同时记录入簇节点ID；若否，则不进行任何操作。针对现有机载网络能量损耗大的技术问题，可根据实际节点部署自适应确定分簇以及各簇的簇容量，以此降低无线组网中的能量消耗。

关键词：无线传感网络无线组网技术自适应确定成员节点分簇组网机载网络满足条件能量损耗能量消耗入簇请求实际节点无线组网簇节点自适应分簇送入回复记录部署

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一种大规模无人机集群自适应分簇组网方法

一种大规模无人机集群自适应分簇组网方法

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作者：徐公国刘钰蔡利兵王勋夏洪富 710024 陕西省西安市灞桥区平峪路28号

标准号: CN114885379A

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一种大规模无线传感网分簇组网方法

一种大规模无线传感网分簇组网方法

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作者：牛刚刚赵瓅晔 215500 江苏省苏州市常熟高新技术产业开发区湖山路2号同济科技广场1幢2207

本发明公开了一种大规模无线传感网分簇组网方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、利用网络的多跳特性划分环区；步骤2、对各环区，生成最优邻簇链，将环区内所有结点均划分入簇；步骤3、基于步骤1、步骤2划分的环区与簇，生成分层路由... 详细信息

标准号: CN115665688A

本发明公开了一种大规模无线传感网分簇组网方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、利用网络的多跳特性划分环区；步骤2、对各环区，生成最优邻簇链，将环区内所有结点均划分入簇；步骤3、基于步骤1、步骤2划分的环区与簇，生成分层路由，完成组网；解决了现有技术中大规模网络获取依赖两两结点间的距离导致获取成本高、落地难的问题；对于无需过多考虑结点能量限制的大规模无线传感网应用场景(典型如楼宇无线物联网络)，提出的高效组网方法具有重要应用价值。

关键词：环区结点无线传感网组网大规模网络步骤实施分层路由分簇组网能量限制物联网络应用场景重要应用簇链多跳楼宇落地网络

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