检索结果-内蒙古大学图书馆

传感技术学报 2023年第2期36卷 301-308页

作者：张航魏巍范园成覃涛杨靖贵州大学电气工程学院贵州贵阳550025 中国电建集团贵州电力设计研究院有限公司贵州贵阳550025 中国电建集团贵州工程有限公司贵州贵阳550025

针对曲面场景中的异构无线传感器网络节点定位问题,提出了一种基于相似路径的节点定位算法(Node Localization Algorithm Based on Similar Paths,NLA-SP)。首先,依据Ochiai系数计算锚节点到未知节点的传播路径与各锚节点对间路径的相似... 详细信息

针对曲面场景中的异构无线传感器网络节点定位问题,提出了一种基于相似路径的节点定位算法(Node Localization Algorithm Based on Similar Paths,NLA-SP)。首先,依据Ochiai系数计算锚节点到未知节点的传播路径与各锚节点对间路径的相似值,找出相似路径;其次,根据相似路径对应的锚节点对距离与各单跳路径首节点的通信半径估算锚节点到未知节点的距离;然后,利用融合黄金正弦策略与粒子群优化算法的麻雀算法搜索未知节点的坐标;最后,为减小三维曲面Z轴的坐标误差采用坐标投影法对未知节点的坐标进行校正。仿真结果表明,所提算法较IDV-Hop算法、CPPA算法、HHOMA算法,定位精度明显提高。

关键词：异构无线传感器网络曲面节点定位相似路径麻雀搜索算法坐标投影

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异构无线传感器网络路由协议与数据融合技术研究

异构无线传感器网络路由协议与数据融合技术研究

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作者：倪茜南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着传感器节点集成度和复杂性的不断提高,节能成为了无线传感器网络协议设计的最主要目标。复杂的实际应用场景也增加了对异构无线传感器网络研究的必要。为了降低能耗,合理利用节点资源,延长网络生命周期,保证在不同异构情景下应用的... 详细信息

随着传感器节点集成度和复杂性的不断提高,节能成为了无线传感器网络协议设计的最主要目标。复杂的实际应用场景也增加了对异构无线传感器网络研究的必要。为了降低能耗,合理利用节点资源,延长网络生命周期,保证在不同异构情景下应用的稳定性,本文根据不同侧重点分别提出了三种协议,并通过实验验证了协议的性能。主要工作如下: （1）针对大规模异构无线传感器网络中存在的网络开销大和路由冗余问题,本文提出了一种基于区块链共享路由的高能效路由协议HEEBSR。通过改进的DPC-MND聚类算法完成分簇,将节点划分为三种角色,达到分散能耗的目的;在不同场景中,通过区块链共享路由或Dijkstra算法构建路由,均衡网络负载,避免局部节点过早消亡;考虑节点的能量与流量异构性,有效提高了节点能量的使用效率,避免节点大规模同时死亡;最终有效延长了网络生命周期,是同等条件下LEACH协议的9倍,同时针对不同的异构无线传感器网络,HEEBSR的网络性能表现稳定。（2）针对异构无线传感器网络中数据冗余问题,本文提出了一种基于模糊逻辑的高能效数据融合协议HEEFDA。首先在源节点级别对感测数据进行降重,通过权重赋予减少感测数据集合的大小;接着在簇头级别通过模糊逻辑计算数据相似度和能量变化因子,在可控数据处理能耗的前提下判断是否进行数据融合;最终数据处理能耗扩大了1.5倍,但数据量减少了近85%,有效延长了网络生命周期;同时考虑了节点的能量和类型异构性,不仅提高了数据融合结果的可靠性,实验结果表明该协议在不同异构情景性能表现稳定。（3）针对日益突出的数据安全问题,本文提出了一种基于聚合树的安全数据融合协议HS-DAAT。根据节点的感知半径创建邻居集,在邻居集中选择父节点构建聚合树,有效减少了消息传递中不必要的能量损耗;利用数据切片思想,根据聚合树动态完成数据切片的分发与融合,实现了平均q4级别的隐私保护功能;通过切片与加密机制的结合,在数据不被窃取的同时尽可能减少网络中不必要的计算通信过程,网络通信消息数量是其他数据切片协议的75%,从而有效延长了网络的生命周期。

关键词：异构无线传感器网络低功耗路由协议区块链模糊逻辑数据切片

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基于能量迭代模型和蜂群优化的异构无线传感器网络节能分簇路由算法

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吉林大学学报（理学版） 2023年第6期61卷 1441-1447页

作者：潘继强刘杰达列雄黄现代陕西理工大学数学与计算机科学学院陕西汉中723000

针对无线传感器网络节能分簇路由通信时存在数据传输节点死亡数量较多、传输能耗输出较大的问题,提出一种基于能量迭代模型和蜂群优化的异构无线传感器网络节能分簇路由算法.首先构建网络通信能耗模型,以缩减能耗为目标结合差分蜂群算... 详细信息

针对无线传感器网络节能分簇路由通信时存在数据传输节点死亡数量较多、传输能耗输出较大的问题,提出一种基于能量迭代模型和蜂群优化的异构无线传感器网络节能分簇路由算法.首先构建网络通信能耗模型,以缩减能耗为目标结合差分蜂群算法及时优化网络节点分布;然后基于网络节点分布优化结果,制定异构无线传感器网络节能分簇方法,使用能量迭代选簇方法确定簇头,获取簇头半径完成异构无线传感器网络的通信节点节能分簇;最后设定通信簇头节点与基站之间的距离,确定节点通信时的路由等级,并结合多跳的路由通信方式,实现异构无线传感器网络的节能路由通信.实验结果表明,利用该方法进行网络节能分簇路由通信时,数据传输节点死亡数量最多为22个,节点传输最大能耗为21 nJ/bit,表明该方法节点通信节能效果较好.

关键词：能量迭代方法差分蜂群算法异构无线传感器网络分簇路由算法节能分簇

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异构无线传感器网络中的定位算法研究

异构无线传感器网络中的定位算法研究

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作者：张航贵州大学

学位级别：硕士

传感器的节点位置信息对于无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)的路由、部署及其它技术起着至关重要的作用。然而现有的定位研究大多忽略了节点通信半径不同时的异构无线传感器网络(heterogeneous wireless sensor networks,... 详细信息

传感器的节点位置信息对于无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)的路由、部署及其它技术起着至关重要的作用。然而现有的定位研究大多忽略了节点通信半径不同时的异构无线传感器网络(heterogeneous wireless sensor networks,HWSNs)。将节点通信半径相同的同构无线传感器网络中的定位算法直接应用于HWSNs则会出现定位误差极大的问题。针对其存在的问题,结合群智能优化算法,重点研究了平面HWSNs、曲面HWSNs中的定位算法,工作如下:(1)对比了14种群智能优化算法在HWSNs中的定位性能,选择了综合性能较好的麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)作为坐标计算阶段的算法。并针对SSA算法寻优精度低、收敛速度慢的问题,提出了一种多策略改进的麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm,ISSA)。首先,在发现者的位置更新中引入黄金正弦算法,提高全局搜索能力;并将粒子群算法中个体最优思想引入警戒者的位置更新中,提高收敛速度;同时对全局最优位置引入高斯扰动,防止算法陷入局部最优。其次,将ISSA与其余对比算法在23个测试函数上进行寻优测试,结果表明改进算法寻优能力好,收敛精度高。最后,将ISSA用于HWSNs定位,并与其余对比算法进行定位对比,实验结果表明将ISSA运用于HWSNs的节点定位可获得较小的定位误差。(2)针对平面HWSNs中定位误差大的问题,提出一种基于相似路径搜索的异构平面定位算法。首先,该算法在距离估算阶段根据锚节点到未知节点的多跳路径匹配出锚节点到锚节点多跳路径中最为相似的路径,将相似路径中的平均跳距作为未知节点到锚节点的平均跳距以估算未知节点到锚节点的距离;其次,在坐标计算阶段引入ISSA算法,在未知节点的传入邻居集的相交区域搜索未知节点坐标。实验结果表明本文提出的基于相似路径搜索的异构平面定位算法较对比算法具有更小的定位误差。(3)针对曲面HWSNs中定位误差大的问题,提出一种基于改进相似路径和坐标投影的异构曲面定位算法。首先,针对相似路径法进行改进,利用相似路径对应的锚点对距离、多个单跳路径的首节点通信半径估算锚节点到未知节点的距离;其次,利用ISSA计算未知节点坐标;最后,将未知节点的三维坐标投影到二维平面上,在二维平面中搜索出邻近的三个不共线的高程数据点,并在三维空间中通过未知节点向三个邻近的高程数据点组成的平面进行投影,得到的垂点坐标即为修正后的未知节点坐标。实验结果表明,所提出的算法相比其余对比算法,定位精度得到了显著提高。

关键词：异构无线传感器网络麻雀搜索算法相似路径坐标投影

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考虑网络吞吐量的异构无线传感器网络分簇路由算法

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沈阳工业大学学报 2022年第3期44卷 326-330页

作者：许知博段新西安电子科技大学电子信息学院西安710126 陕西省地方电力(集团)有限公司信息化工作部西安710075 陕西省地方电力物资有限公司西安710038

针对在异构无线传感器网络信息聚类过程中,当层数为3~5层时,存在网络吞吐量较低的问题,提出一种异构无线传感器网络分簇路由算法.分析异构无线传感器网络能耗的无线电一阶模式,构建异构无线传感器网络的能耗模型.当簇群请求节点接收到... 详细信息

针对在异构无线传感器网络信息聚类过程中,当层数为3~5层时,存在网络吞吐量较低的问题,提出一种异构无线传感器网络分簇路由算法.分析异构无线传感器网络能耗的无线电一阶模式,构建异构无线传感器网络的能耗模型.当簇群请求节点接收到发送于簇头的码分多址编码与时分多址时隙后,转发数据并使其稳定传输;引入狼群算法建立路由路径,实现异构无线传感器网络分簇路由算法优化.结果表明,异构无线传感器网络层数为3~5时的网络吞吐量均得到提高.

关键词：狼群算法异构无线传感器网络聚类路由算法多路径衰落模型自由空间模型数据稳定性多址编码路径匹配

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基于模拟退火算法和改进灰狼优化器的异构无线传感器网络路由协议

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物联网学报 2021年第2期5卷 97-106页

作者：赵小强任少亚翟永智权恒杨婷西安邮电大学通信与信息工程学院陕西西安 710121 陕西省信息通信网络及安全重点实验室陕西西安 710121

合理利用节点的能量异构特性延长网络生命周期是异构无线传感器网络(HWSN,heterogeneous wireless sensor network)的主要目标之一.因此,根据节点能量的异构性提出了一种基于模拟退火(SA,simulated annealing)算法和改进灰狼优化器(GWO,... 详细信息

合理利用节点的能量异构特性延长网络生命周期是异构无线传感器网络(HWSN,heterogeneous wireless sensor network)的主要目标之一.因此,根据节点能量的异构性提出了一种基于模拟退火(SA,simulated annealing)算法和改进灰狼优化器(GWO,grey wolf optimizer)的HWSN路由协议SA-MGWO(SA-modified grey wolf optimizer).首先,该协议通过为能量异构的节点定义不同的适应度函数进行初始簇的选取;然后计算节点的适应值,并将其视为灰狼优化器中的初始权重;同时,根据狼群与猎物的距离以及系数向量对权重进行动态更新,提高灰狼优化器的寻优能力;最后,利用模拟退火算法保证异构网络中最优簇集的选取.仿真结果表明,相比于SEP(stable election protocol)、分布式能量有效成簇(DEEC,distribute energy efficient clustering)、M-SEP及FIGWO(fitness value based improved grey wolf optimizer)协议,SA-MGWO协议的网络生命周期分别提高了53.1％、31.9％、46.5％和27.0％.

关键词：异构无线传感器网络模拟退火算法灰狼优化器网络生命周期

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基于遗传算法的异构无线传感器网络分簇算法

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现代电子技术 2022年第5期45卷 25-30页

作者：刘涛庞博西安科技大学通信与信息工程学院陕西西安710054

为进一步均衡无线传感器网络能耗,提出一种基于遗传算法改进的异构无线传感器网络分簇算法。在簇头选举阶段,分析传感器节点剩余能量、节点分布位置、节点的邻居节点密度因素,通过遗传算法寻优,选举出每轮最佳数目的最优簇头集;同时为... 详细信息

为进一步均衡无线传感器网络能耗,提出一种基于遗传算法改进的异构无线传感器网络分簇算法。在簇头选举阶段,分析传感器节点剩余能量、节点分布位置、节点的邻居节点密度因素,通过遗传算法寻优,选举出每轮最佳数目的最优簇头集;同时为解决周期性分簇造成的能量损失,建立簇头更新策略,降低簇头集更新频率。仿真结果表明,该算法与SEP、LEACH和TSEP算法相比较,第一死亡节点出现时间分别推迟了44.59%,69.4%和8.85%,网络寿命延长了174%,47.78%和71.33%。

关键词：分簇算法异构无线传感器网络遗传算法系统模型簇头选择簇头更新

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异构无线传感器网络分簇路由算法研究

异构无线传感器网络分簇路由算法研究

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作者：班启宏华中师范大学

学位级别：硕士

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)利用末梢传感器节点实现对指定区域的监测。但WSNs中节点能量有限,如何提高能量利用率,延长网络运行周期成为了重要课题。传统的路由算法多集中于同构WSNs,而异构WSNs是对同构WSNs研究的... 详细信息

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)利用末梢传感器节点实现对指定区域的监测。但WSNs中节点能量有限,如何提高能量利用率,延长网络运行周期成为了重要课题。传统的路由算法多集中于同构WSNs,而异构WSNs是对同构WSNs研究的深入和推广。不仅满足同构网络技术要求,还能借助异构节点的特性满足不同需求,因此对异构WSNs路由算法的研究具有重要意义。论文基于能量异构无线传感器网络,在LEACH算法和DEEC算法研究的基础上。针对算法中存在的随机选举簇头、扩展性差和网络节点能耗不均衡等问题,提出了能量均衡的分簇路由算法(EBCR)和能量均衡的多跳分簇路由算法(EMCR)。EBCR算法在对选举簇头的阈值公式优化的同时引入竞争机制和重叠率(Overlap),保证了簇头的均匀分布,避免覆盖区域的重叠。在入簇的过程中,为了避免热点问题的出现,引入节点剩余能量梯度的概念,均衡簇间能耗。MATLAB仿真表明,改进算法均衡了节点能量,提高了网络运行时间。由于EBCR算法采用单跳方式进行簇间通信,为了提高EBCR算法的扩展性提出EMCR算法,EMCR算法采用单跳与多跳相结合的方式进行通信。为了缓解由此带来的热点问题,算法采用改进的非均匀竞争机制选举簇头,使距离基站近的簇.头有更多能量用于接收和转发簇间数据。在下一跳簇头的选择上,结合簇内节点数建立能量梯度,利用多目标决策策略来减少簇间能耗,避免热点路径问题。通过MATLAB对比分析了 EMCR算法性能和网络特性,结果表明算法具有较好的可扩展性,大规模网络下依然具有较长的稳定期和较高的能量利用率,节点能耗更加均衡;适用于节点密度小,基站位于区域中心的网络。

关键词：异构无线传感器网络分簇算法热点问题能量梯度多目标决策

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异构无线传感器网络密钥管理方案的研究

异构无线传感器网络密钥管理方案的研究

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作者：袁二东新疆大学

学位级别：硕士

随着信息化技术的不断提升,万物互联的时代正在到来。无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSNs）作为物联网的重要一部分已经在各领域引起极大的关注,然而在WSNs普及应用的过程中面临着严峻的安全问题。如果网络内没有安全的数... 详细信息

随着信息化技术的不断提升,万物互联的时代正在到来。无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSNs）作为物联网的重要一部分已经在各领域引起极大的关注,然而在WSNs普及应用的过程中面临着严峻的安全问题。如果网络内没有安全的数据传输,攻击者将很容易获得网络中的敏感数据,甚至伪造一些数据来攻击网络,这将导致网络收集的数据的机密性和完整性受到质疑。研究者们对WSNs的不同网络层进行了安全管理机制的研究,在各种安全管理机制中,密钥管理问题作为其中的核心问题一直是安全研究中的热点。本文的密钥管理方案在异构WSNs模型下进行设计,并取得了较好的性能。本文在异构WSNs模型下提出了两种方案分别为:实现位置隐私保护的密钥管理方案和基于无配对身份数字签名（Pairing-free identity based digital signatures,PF-IBS）算法的密钥管理方案。基于节点自身需求来建立会话密钥的这类密钥管理方案需结合网络路由结构来完成。网络路由结构的生成则需要通过簇头（Cluster Head,CH）或基站（Base Station,BS）提前获取节点的位置隐私信息。然而,一旦网络内节点位置隐私信息被泄露,攻击者可以轻易发现节点并捕获节点（特别是一些重要位置的节点）从而导致网络分区化,这严重影响网络节点收集数据的上传。本文将椭圆曲线密码学（Elliptic curve cryptography,ECC）算法与基于身份的密码学（Identity-based cryptograph,IBC）算法相结合,实现了节点位置隐私信息的保护和安全的消息身份认证。实验结果表明,所提出的保护节点位置隐私的密钥管理方案提升了网络安全性,同时密钥存储空间占用较少,但该方案的弊端是以牺牲能耗为代价。在以上所提方案的基础上,本文希望在确保网络安全性的同时降低能耗。本文发现可以通过改变网络模型以及采用PF-IBS算法完成密钥建立过程的消息身份认证从而为网络节省大量能耗。实验结果表明,第二次所提出的密钥管理方案既增强了网络安全性,同时又节省了能耗,然而却占用了较多的密钥存储空间。

关键词：密钥管理安全性位置隐私保护 PF-IBS 异构无线传感器网络

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异构无线传感器网络的链路质量估计研究

异构无线传感器网络的链路质量估计研究

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作者：夏宇重庆理工大学

学位级别：硕士

实时、准确的链路质量估计对于无线传感器网络而言至关重要。在实际应用中,无线传感器网络会存在许多网络异构的情况。现有大多数链路质量估计的研究是在同构的网络配置下进行的,对异构无线传感器网络链路质量估计的研究还较少。因此,... 详细信息

实时、准确的链路质量估计对于无线传感器网络而言至关重要。在实际应用中,无线传感器网络会存在许多网络异构的情况。现有大多数链路质量估计的研究是在同构的网络配置下进行的,对异构无线传感器网络链路质量估计的研究还较少。因此,对异构无线传感器网络链路质量估计的研究有利于补充和完善链路质量估计理论。本文首先探讨了链路质量估计的研究背景与意义,并对链路质量估计的国内外研究现状进行了分析。在此基础上,完成了以下研究内容:(1)通过实测数据分析了常用的链路质量指标在异构网络的适用性,并分析了适用于异构网络的链路质量指标的统计特性。(2)针对现有链路质量估计器缺乏对链路动态有效感知的问题,提出了一种基于软度量的链路质量估计器FaLQE。FaLQE根据链路的波动程度动态调整平滑因子,以实现对链路动态的自适应。与现有的估计方法相比,FaLQE的估计误差更小。(3)现有链路质量估计器不能很好地解决快速估计时物理层参数波动较大的问题,提出了一种基于指数加权卡尔曼滤波的快速链路质量估计方法。该方法通过指数加权卡尔曼滤波器获得更为稳定的接收信号强度估计值并计算得到信噪比,再通过信噪比与收包率的映射关系对链路质量进行估计。实验结果表明,仅需16个数据包即可获得准确的链路质量估计。与现有的估计方法相比,该方法的估计误差更小。(4)现有基于链路质量指示的估计方法所使用的映射关系模型没有考虑链路质量指示与收包率的物理意义。针对这一问题提出了一种基于推理模型的链路质量估计方法。该方法通过指数加权卡尔曼滤波获得稳定的链路质量指示估计值,再使用符合实际物理意义的双曲正切模型进行定量估计。与现有的估计方法相比,该方法的估计误差更小。(5)针对现有多参数融合算法过于复杂或估计效果不理想的问题,提出了一种基于加权欧氏距离的多参数融合链路质量估计器。该估计器使用加权欧氏距离将链路质量指示和信噪比融合得到新度量WED,再使用通过逻辑回归建立的WED与收包率的映射模型进行定量估计。与现有的估计方法相比,该方法的估计误差更小。(6)针对上述研究并不能较好地解决在不稳定链路下估计值波动较大、不准确的问题,提出了一种抗波动的轻量级多参数融合链路质量估计器LFI-LQE。该估计器使用指数加权卡尔曼滤波对物理层参数进行处理,以进一步消除不必要的波动。与现有估计方法相比,LFI-LQE的估计误差更小。此外,与其他多参数估计器相比,LFI-LQE的计算开销也有大幅度降低。

关键词：异构无线传感器网络链路质量估计波动自适应指数加权卡尔曼滤波轻量级多参数融合

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