检索结果-内蒙古大学图书馆

武汉大学学报（理学版） 2008年第3期54卷 338-342页

作者：米志超周建江邵海林南京航空航天大学信息科学与技术学院解放军理工大学工程兵工程学院江苏南京210007

建立了基于能耗和剩余能量约束的无线传感器网络数据收集模型.提出了一种新的基于目标偏差度函数的启发式算法,该算法根据前次计算的结果和约束要求以及自适应动态调整目标函数加权系数的取值,避免了无效重复计算,使算法始终朝着有效的... 详细信息

建立了基于能耗和剩余能量约束的无线传感器网络数据收集模型.提出了一种新的基于目标偏差度函数的启发式算法,该算法根据前次计算的结果和约束要求以及自适应动态调整目标函数加权系数的取值,避免了无效重复计算,使算法始终朝着有效的方向搜索.仿真分析表明本算法在网络存活时间指标上优于最小能耗算法;在算法的时间复杂度和搜索成功率上优于k-Dijkstra算法.

关键词：无线传感器网络数据收集算法能量优化存活时间

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无线传感器网络中高效能数据收集算法的研究

无线传感器网络中高效能数据收集算法的研究

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作者：陈战胜北京交通大学

学位级别：博士

作为一项二十一世纪信息感知和数据收集的重要新兴技术,无线传感器网络已经成为国际工业界和学术界的研究热点。在能量有限的传感器节点随机部署应用中,最大限度的延长网络生命期是无线传感器网络应用中的重要研究课题之一,尽可能提升... 详细信息

作为一项二十一世纪信息感知和数据收集的重要新兴技术,无线传感器网络已经成为国际工业界和学术界的研究热点。在能量有限的传感器节点随机部署应用中,最大限度的延长网络生命期是无线传感器网络应用中的重要研究课题之一,尽可能提升网络能量效率是延长无线传感器网络生命期的关键。本文围绕网络通信低能耗和能量均衡两个方面,构建环境自适应的节能高效数据收集算法来提高网络能量效率。围绕能量效率优化问题,本文通过简化网络成簇、优化簇首选举、确保网络覆盖、协调簇间数据转发、利用移动Sink节点以及调度充电小车恢复节点能量等方式来实现网络数据收集的可持续化,完成了如下创新研究成果。在基站固定的WSNs应用中,网络数据流向的汇聚性使得基站近邻节点通信负荷过重,能量空洞现象不可避免。针对固定基站应用场景中“热点问题”引发的能耗不均衡问题,提出了一种能量高效的簇首多跳数据收集算法EEMR。通过融入能量的近邻传播聚类方法来增强网络成簇的能量内聚性,提出联合距离和能量因素的簇首选举策略,采用基于能量等级的簇首轮循机制,设计基于“能量-距离-偏向角”的中继节点胜任力计算并择优选取的数据转发策略。仿真实验结果表明,EEMR算法具有首节点失效晚、节点失效集中且呈递减收敛的优点,有效提高了网络能量效率并延长网络生命期。为了解决EEMR算法中基站参与网络成簇决策过多的问题,提出了固定分簇的动态迁移数据收集算法FGMRP。借鉴簇首数量最优理论成果,通过近邻传播算法辅助网络一次成簇,采用“能量-位置-节点密度”的簇首选举方法,提出“成簇数量不变-区域动态迁移”的动态迁移成簇策略,优化数据转发次数,设计存活节点数量多的节点优先转发数据的中继策略,并构建一种多指标综合评价模型来衡量算法性能。仿真实验结果表明,FGMRP算法降低网络成簇能耗并进一步优化了网络生命期。针对传感器节点密集部署的应用场景,提出一种基于虚拟格的节能可靠数据收集算法GRMRP。通过可靠连通虚拟网格方法划分网络,基于节点感知能力确保网络全覆盖,引入节点休眠机制降低密集区域能量消耗,采用能量阈值触发的格头轮循机制,利用“共生死”期望寿命的区域博弈协商策略加强区G域RM能R量P的局部认知进行格间数据转发,拉近格间能耗均衡。仿真实验结果表明,算法显著降低每轮数据收集的网络能量,缩短数据收集时延并大幅度延长网络生命期。在基站移动WSNs应用中,网络节点从“边缘节点”切换为“近邻节点”,能量效率提高且数据传输可靠,不足是网络拓扑变更频繁且数据收集时延明显增大。针对时延受限的应用场景,提出一种延迟容忍的基站移动协助数据收集算法GES-DGS。通过四分虚拟格方法设置虚拟停留点级别,采用跟随系统容忍时延变化的停留点自适应选择方法,启用基于区域数据采集量的停留时间分配策略,借鉴Hilbert曲线的象限移动规则构建基于虚拟点的自适应巡逻路线。仿真实验结果表明,GES-DGS算法具有容忍时延自适应性,降低每轮数据收集能量消耗并延长网络生命期。针对中小规模WSNs工作可持续化应用场景,提出了一种自适应实时按需充电调度算法CSS-MEE。通过基于层次的对称路径构建方法解决移动小车调度路径最优化的NP-hard问题,联合考虑移动小车的可利用能量与网络请求节点的需求能量的供需关系,交替使用完全充电模式和自适应充电模式,启用考虑新请求紧急程度及充电服务成本代价的调度路径更新算法,实现移动小车服务效率和网络请求充电吞吐量的双赢。仿真实验表明,CSS-MEE算法在移动小车充电效率、服务请求吞吐量和平均充电服务时延方面性能较佳。

关键词：无线传感器网络能量效率网络生命期数据收集算法博弈论可充电无线传感器网络按需充电调度算法

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可充电传感网中基于效用的数据收集算法研究

可充电传感网中基于效用的数据收集算法研究

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作者：金怀民南京邮电大学

学位级别：硕士

随着微机电系统、无线通信、低功耗嵌入式和无线充电技术的飞速发展,无线可充电传感器网络技术正在逐渐成为许多领域的关键技术,如军事监控、环境监测、物流管理等。通常情况下,将节点的采集数据传输给基站有两种方式:传感器之间多跳传... 详细信息

随着微机电系统、无线通信、低功耗嵌入式和无线充电技术的飞速发展,无线可充电传感器网络技术正在逐渐成为许多领域的关键技术,如军事监控、环境监测、物流管理等。通常情况下,将节点的采集数据传输给基站有两种方式:传感器之间多跳传输和采用移动sink。因为采用移动sink方式的众多优点,因此基于该方式的数据收集正逐渐成为无线传感器网络的研究热点,而如何有效的设计数据收集算法规划移动sink的收集路径将在很大程度上影响着无线传感器网络的工作性能。针对移动sink方式收集数据的高延迟特性,本文提出了一种基于传感器节点数据效用的数据收集方法。本文首先建立移动sink在整个传感器网络中进行数据收集的模型。然后在传感器节点数据效用的基础上提出了启发式算法和在线算法。启发式算法根据停留点数据效用规划移动sink收集路径,而在线算法因为不能预先知道所有停留点的数据效用,所以根据停留点之间的距离来规划移动sink。因为启发式算法和在线算法应用场景的局限性,本文又在大规模无线传感器网络下提出了一种基于增强学习算法的移动sink数据收集策略,该策略将移动sink之前的停留点收集经验和当前所处的状态相结合,综合考虑当前环境下的局部最优和随机探索,使得移动sink在收集停留点数据的过程中不断学习周围环境并反馈调整收集路径,最终可以让移动sink回到基站时传输较高效用的数据。最后通过仿真实验模拟了本文提出的启发式算法、在线算法和增强学习算法,实验结果表明本文所提出的算法在特定的应用场景下都有着良好的性能。

关键词：可充电传感器网络数据效用路径规划数据收集算法

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传感器网络中基于混合通信的数据收集算法研究

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电子世界 2014年第5期 115-116页

作者：徐书国天地(常州)自动化股份有限公司

无线框架下的传感器,应收集和归整多样的数值。在收集各类别数据时,传感器涵盖着的节点,会担负偏重的荷载。这种运送数值的偏重负担,会耗费掉很多能量,缩减了原有的网络周期。为化解掉这样的疑难,创设出sink框架下的新节点,建构出特有... 详细信息

无线框架下的传感器,应收集和归整多样的数值。在收集各类别数据时,传感器涵盖着的节点,会担负偏重的荷载。这种运送数值的偏重负担,会耗费掉很多能量,缩减了原有的网络周期。为化解掉这样的疑难,创设出sink框架下的新节点,建构出特有的圆形模型。在这样的状态下,摸索节点搭配着的移动路径,创设出分时情形下的混合通信。仿真得来的数值表征出:混合通信框架下的收集路径,增添了能量消耗带有的均衡性,同时,也延展了原有的网络周期。

关键词：传感器网络混合通信数据收集算法

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AUV辅助的水声传感网数据收集算法

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电子科学技术 2015年第4期2卷 465-469页

作者：王萍中国电子科技集团有限公司第三十八研究所安徽合肥230088

考虑到水下声通信干扰范围大、传播时延长且随机等特点,以最小化时延为目标,提出水下自治航行器辅助的基于令牌的水声传感网数据收集算法,经理论推导得到算法性能界。

关键词：最小化时延数据收集算法理论性能界

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基于无线传感器网络的管道系统数据收集算法研究

基于无线传感器网络的管道系统数据收集算法研究

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第三届中国管道完整性管理技术会议

作者：余华平郭梅长江大学计算机科学学院湖北荆州434023 长江大学科学技术处湖北荆州434023

管道系统是关乎国民经济发展的重要基础设施.建立基于无线传感器网络的管道监测系统具有重要的经济意义和社会意义.本文通过分析管道状态信息的特点和管道完成性管理对数据收集的需求,设计了基于三层无线传感器网络的数据收集算法,并从... 详细信息

管道系统是关乎国民经济发展的重要基础设施.建立基于无线传感器网络的管道监测系统具有重要的经济意义和社会意义.本文通过分析管道状态信息的特点和管道完成性管理对数据收集的需求,设计了基于三层无线传感器网络的数据收集算法,并从时延性能、能量消耗等方面对网络性能进行了优化分析和设计.数据收集算法能有效地、持续的、自动的监测管道系统的压力、流量、油气水渗漏、管道腐蚀、管道结蜡、土壤环境和天气信息等静态和动态管道状态信息,为超长油气管道、城市自来水管网及污水管网监测提供理论指导和实践依据,为管道完整性评价与管理奠定了基础.

关键词：管道系统数据收集算法无线传感器网络网络性能优化设计

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无线传感器网络数据收集与生存算法研究

无线传感器网络数据收集与生存算法研究

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作者：冯勇电子科技大学

学位级别：博士

由大量廉价、低功率传感器节点组成的无线传感器网络具有快速部署、适用于各种恶劣环境、能够感知并获取网络覆盖区域中大量详实而可靠的数据等优点,在国防军事、环境监测、医疗卫生、交通运输、工业控制等领域有着广阔的应用前景。一方... 详细信息

由大量廉价、低功率传感器节点组成的无线传感器网络具有快速部署、适用于各种恶劣环境、能够感知并获取网络覆盖区域中大量详实而可靠的数据等优点,在国防军事、环境监测、医疗卫生、交通运输、工业控制等领域有着广阔的应用前景。一方面,由于成本控制和体积限制等原因,无线传感器网中节点的能量、计算、存储、带宽等资源严重受限。为减少资源消耗,传感器节点通常采用周期性的工作/睡眠调度模式和短距离的通信方式,采集到的数据是通过节点间相互协作以多跳转发的方式传递到汇聚节点的,因而无线传感器网络具有间断连通和多跳转发的特性。特别是在移动传感器网络中,节点移动性导致的网络间断连通、拓扑变化更为频繁和明显。另一方面,无线传感器网络往往部署于恶劣甚至敌对的环境中,传感器节点会因环境中破坏性因素的作用而损毁和失效;而且传感器节点的能量有限且难于补充,一旦能量耗尽节点将死亡。因此,由网络间断连通和多跳转发产生的数据收集问题,以及由节点损毁和失效导致的数据生存问题成为了无线传感器网络大规模推广和应用必须解决的两个关键问题,是无线传感器网络研究中的重点和难点。本文对节点静态部署的无线传感器网络以及近年来提出的延迟容忍移动传感器网络(Delay Tolerant Mobile Sensor Networks, DTMSNs)进行了系统和全面的分析与总结,在此基础上,深入研究了无线传感器网络的数据收集和数据生存算法,取得了若干创新和研究成果。本文的主要贡献包括以下方面: 1.提出了一种高效节能的延迟容忍移动传感器网络数据收集算法EDAG(an Energy-efficient Data Gathering algorithm)。EDAG一方面综合应用了基于相遇频率和运动趋势的方法来计算每个节点的递交概率;另一方面通过有效地发现和利用传感器节点在移动过程中动态形成的局部连通路径来扩展节点寻找下一跳转发节点的“视野”以改善数据传输性能。因此,EDAG算法能够以显著节约能量的单复本传输达到与现有多复本路由策略相近的高数据递交成功率;更为重要的是其良好的节能特性能够显著延长网络寿命,很好的适应了延迟容忍移动传感器网络能量受限的特点。仿真实验结果表明EDAG算法达到了预期的设计目标。 2.提出了一种自适应复本数的延迟容忍移动传感器网络数据收集算法RADG(an Replicas Adaptive Data Gathering algorithm)。DTMSNs间断连通、拓扑变化频繁,各移动传感器节点与汇聚点之间通常以机会转发的方式进行数据传输。由于机会转发并不能保证数据传输性能,在DTMSNs中采用多复本传输策略以提高消息成功到达汇聚点的概率并减少传输延迟有其合理性。然而向网络中注入过多的复本消息将消耗大量的网络资源。因此需要在消息的复本数目和网络的数据收集性能之间进行平衡。本文提出的RADG数据收集算法,通过自适应策略有效减少数据消息的冗余复本数目,并且计算节点的递交概率作为路由度量来达到提高数据传输性能的目的。仿真实验表明,与现有的几种DTMSNs数据收集策略相比,RADG算法以较少的资源消耗达到了更好的数据收集性能。 3.提出了一种快速有效的无线传感器网络数据生存算法FEDS(Fast and Efficient Data Survival scheme)。由于破坏性因素的影响通常具有较强的区域性特征,灾害发生后网络中不同区域的节点安全等级存在差异。而且从灾害发生到大部分传感器节点被破坏之间需要经过一定的时间。因此,一种提高网络数据生存能力的可行方法是:危险区域内的节点快速地将数据转移到安全区域的节点中进行保存。FEDS算法通过快速收集灾害环境下无线传感器网络中节点的安全状况信息,采用线性规划理论中的“运输问题”方法来寻求将危险区域节点中的数据向安全区域节点转移这一问题的最优解。仿真实验表明,FEDS能够达到保证高数据生存率条件下的快速数据转移的目标。 4.提出了无持续可用汇聚节点条件下一种基于虚拟引力的无线传感器网络数据生存算法VGDS(Virtual Gravity based Data Survival scheme)。VGDS是一种完全分布式的、由各传感器节点平等地相互协作来实现的数据生存算法,能够应用于不存在持续可用的汇聚节点的环境中。VGDS算法采用基于虚拟引力的方法寻求将非安全区域节点中的数据向安全区域节点转移问题的近似最优解,以提高数据生存率并减少时间消耗。仿真实验表明,VGDS达到较高的数据转移成功率且时间代价可接受,能够有效地实现在严重灾害环境下保证无线传感器网络具有较高数据生存率的目标。

关键词：无线传感器网络数据收集算法数据生存算法能量高效自适应复本数运输问题虚拟引力

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基于移动sink的可充电传感器网络数据收集优化算法研究

基于移动sink的可充电传感器网络数据收集优化算法研究

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作者：陈冬初南京邮电大学

学位级别：硕士

可充电无线传感器网络技术正在成为许多应用领域的关键技术,如环境监测、农业生产、区域监控等。而数据收集是无线传感器网技术应用关注的重要问题之一。基于移动sink的数据收集方案由于其所具有的优点逐渐成为研究工作热点,数据收集算... 详细信息

可充电无线传感器网络技术正在成为许多应用领域的关键技术,如环境监测、农业生产、区域监控等。而数据收集是无线传感器网技术应用关注的重要问题之一。基于移动sink的数据收集方案由于其所具有的优点逐渐成为研究工作热点,数据收集算法在很大程度上影响着网络工作性能,提升和优化数据收集算法对推动无线传感器网络技术的发展具有重要意义。本文首先研究了移动sink在固定路径情况下的数据收集算法,在可充电无线传感网中,移动sink周期性地沿着固定路径运动,同时收集附近单跳感应节点发送来的数据,传感器节点随机部署在路径两边,并且能够通过太阳能进行充电,为了最大化移动sink收集数据的效用,本文设计了一种固定路径的数据收集算法,我们将移动sink的整个运动周期划分为若干个等长的时间片,通过分配时间片来决定移动sink在各个时间片通信的感应节点,每个时间片都是尽可能分配给通信范围内数据效用最大的感应节点。其次,本文研究了移动sink路径规划算法,在一个可充电无线传感器网络中,移动sink沿着预先规划好的路径在规定时延范围内收集感应数据,该路径由若干停留点组成,移动sink在停留点收集附近单跳节点发送来的感应数据,为了使移动sink在各个停留点收集的总数据量最大,本文设计了移动sink路径规划算法,算法首先通过网络路由树计算所有节点的预计收益,选择收益最大的节点作为停留点,并且,每次选择停留点后,计算通过所有停留点的最短路径,保证移动sink在规定时延范围内回到出发点。最后,通过仿真实验对两种情况下的算法性能进行验证,试验结果表明两种方案下的数据收集算法有着很好的表现。

关键词：可充电传感器网络时间片调度路径规划数据收集算法

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面向水下信息收集的水声通信网络MAC协议研究

面向水下信息收集的水声通信网络MAC协议研究

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作者：卓晓晓浙江大学

学位级别：博士

水声通信作为目前水下主要远距离通信方式，在水下信息收集领域发挥着重要作用，广泛应用于海洋环境监测、海洋资源开发、海洋牧场、海洋装备调度控制以及军事等领域。水声通信网络具有可用带宽和信道容量有限、传播时延长且变化、节点... 详细信息

水声通信作为目前水下主要远距离通信方式，在水下信息收集领域发挥着重要作用，广泛应用于海洋环境监测、海洋资源开发、海洋牧场、海洋装备调度控制以及军事等领域。水声通信网络具有可用带宽和信道容量有限、传播时延长且变化、节点能量有限、网络拓扑动态变化的特点。媒介访问控制(mediumaccesscontrol,MAC)协议是控制和管理网络中所有节点之间共享通信介质、公平有效地接入信道的关键协议。MAC协议的研究对网络性能的提升至关重要。由于水声通信网络的特点，水声通信网络MAC协议的研究面临着诸多挑战，如隐藏和暴露终端、空时不确定性、远近效应等问题，难以满足网络的能量效率、公平性、移动性支持、服务质量等需求。本文为了应对这些挑战，从四种代表性水下信息收集场景的应用需求出发，深入地研究MAC协议，主要包括：　　(1)针对静态半双工水声通信信息收集网络系统中，MAC协议研究面临的隐藏和暴露终端、空时不确定性以及公平性等问题，提出基于时延和队列自适应调度的MAC协议(delayandqueueawareadaptivescheduling-basedMACprotocol,DQA-MAC)。首先，针对隐藏和暴露终端问题，采用基于调度的策略来调度节点传输数据包的时间避免冲突碰撞;其次，针对长传播时延导致的空时不确定性问题，该协议利用节点之间的传播时延差对节点的发送时间进行调度，来实现并发传输;最后，为了提高公平性，该协议利用节点间的传播时延和数据包的队列长度信息来确定节点传输数据包的顺序。该协议能够降低数据包的丢包率、提高网络吞吐量、降低平均端到端时延、减少能量损耗。　　(2)针对静态全双工水声通信信息收集网络系统中，MAC协议研究面临着远近效应导致的互干扰问题，提出基于两轮握手全双工MAC协议(two-foldhandshakingfull-duplex,TFHFD)。首先，考虑到全双工与半双工水声通信网络中主要区别之一为MAC协议的研究需要考虑到远近效应导致的互干扰问题，建立互干扰模型来判断节点是否满足全双工传输的条件;其次，本文提出的协议通过两轮握手为节点建立全双工传输;最后，为了进一步提高网络性能，在节点间不能建立全双工传输的情况下，根据并发传输条件考虑建立并发传输。该协议能够提高系统的吞吐量、平均端到端时延、能量损耗、丢包率等性能。　　(3)针对移动节点作为数据收集中心的水声通信信息收集网络系统中，MAC协议研究面临的节点能量有限问题，提出基于能量损耗效用的能量效率优化策略。首先，为了解决静态传感器节点通过多跳中继传输信息时的能量损耗过大问题，建立移动分簇网络模型，即静态节点通过调控发送功率只需要将数据包传输给距离其较近的簇首节点，之后移动节点通过访问簇首节点来收集信息;其次，为了平衡移动节点航行速度低导致的信息收集时延长和吞吐量低的问题，建立基于能量损耗效用最大化的优化问题来平衡网络的能量损耗与吞吐量;最后，提出两种算法来解决该优化问题，即水下自主航行器(autonomousunderwatervehicle,AUV)辅助的能量效率优化的数据收集算法(AUV-aidedenergy-efficientdatacollection,AEEDCO)和其近似算法(AUV-aidedenergy-efficientdatacollectionapproximately,AEEDCO-A)。算法通过簇首节点的选择、分簇、MAC协议的设计、AUV路径规划四步来实现网络系统的能量损耗效用最大化。本文提出的算法提高了系统的能量损耗效用、降低了AUV收集信息时延、提高了网络吞吐量、降低了系统的能量损耗。　　(4)针对移动节点作为移动传感器节点的水声通信信息收集网络系统中，MAC协议研究面临的移动性支持和不同信息的服务质量问题，提出基于信息价值(valueofinformation,VoI)的移动节点接入协议。首先，为了保证服务质量，建立信息价值模型并将水下信息分为紧急信息和非紧急信息;其次，为了提供移动性支持，提出基于信息价值的数据包调度策略(VoI-basedpacketscheduling,VBPS)通过静态节点定位、拓扑构建、传输调度等来实现移动节点和静态节点之间的无冲突传输;最后，提出了非协作调度算法和协作调度算法为AUV中数据包的传输分配网络资源，来解决AUV和静态节点之间传输调度问题。本文提出的算法降低了网络中的冲突概率以及数据包的等待排队概率，提高了网络吞吐量，降低了平均端到端时延以及提高了网络中的累积信息价值。　　本文的探索和研究成果为分析和设计不同信息收集应用场景下的水声通信网络MAC协议提供了有效的技术解决方案和理论基础。

关键词：水声通信网络媒介访问控制全双工MAC协议数据收集算法

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传感器网络中基于多agent的分布式数据收集机制研究

传感器网络中基于多agent的分布式数据收集机制研究

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作者：王守利东南大学

学位级别：硕士

无线传感器网络常常部署在条件非常恶劣的环境下来收集数据，传感器节点的电源能量有限，且传感器节点电源不能够及时更换，目前所采用的数据收集方法往往造成某些传感器节点能量消耗过快导致无线传感器网络生命周期降低。为了降低传感... 详细信息

无线传感器网络常常部署在条件非常恶劣的环境下来收集数据，传感器节点的电源能量有限，且传感器节点电源不能够及时更换，目前所采用的数据收集方法往往造成某些传感器节点能量消耗过快导致无线传感器网络生命周期降低。为了降低传感器节点能量消耗并提高传感器生命周期，本文提出了一种基于移动agent分布式数据收集算法。\n 本论文是在攻读工程硕士期间对无线传感器网络的数据收集算法的研究，主要针对大规模的无线传感器网络，主要研究内容及方法包括以下几个方面:\n (1)对无线传感器网络系统结构、传感器节点结构和能耗模型进行研究，并分析了无线传感器网络中常见的数据收集方式，提出基于移动agent的分布式数据收集方式。\n (2)分析无线传感器网络的特点，提出移动agent分布式数据收集模型的总体设计思路，并设计AOPMA数据收集算法和AOPMA-E数据收集算法，实现对网络拓扑路径的划分，最后通过移动agent模型对各条路径派发不同的移动agent进行数据收集。\n (3)结合能量模型对基于移动agent数据收集算法进行模拟仿真，最后和LEACH算法在生命周期和网络节点能耗等方面进行比较并分析其性能。\n 实验测得，在节点数和部署条件相同的条件下，随着轮数增多后，AOPMA-E消耗能量最少且剩余节点数最多。同时，在部署条件相同，节点数不同情况下，AOPMA-E生命周期最长。\n 通过实验结果可知AOPMA-E算法和其他算法相比，在能量消耗、生命周期等方面都有较好的优势。

关键词：无线传感器网络移动agent 数据收集算法能量模型生命周期

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