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工业无线可充电传感网的数据收集及充电优化 被引量:1
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作者 陈嘉源 易畅言 +1 位作者 王然 朱琨 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2024年第7期1686-1694,共9页
随着工业的快速发展,其对工业无线可充电传感网的运行提出了更高要求,如海量传感器需要保持长时间的高强度工作状态;数据的传输需要更高的可靠性和实时性.然而,在利用多跳数据传输的工业传感网络中,传感器的转发负载极不均衡.这进一步... 随着工业的快速发展,其对工业无线可充电传感网的运行提出了更高要求,如海量传感器需要保持长时间的高强度工作状态;数据的传输需要更高的可靠性和实时性.然而,在利用多跳数据传输的工业传感网络中,传感器的转发负载极不均衡.这进一步加快了部分传感器的耗电速度,使得它们较其他传感器更快耗尽电量,并导致数据丢失和网络运行中断.针对这些问题,本文提出一种结合强化学习和边际效益近似算法的方案,以优化工业无线可充电传感网中移动充电车的移动数据收集及充电调度策略,使得每个传感器有足够的电量工作和提高数据传输的可靠性和实时性,并最大化系统效益.实验结果表明,本文所提出的方案在系统效益、移动充电车收集的数据总质量方面的性能明显优于其他对比算法. 展开更多
关键词 工业无线可充电传感网 路径规划 强化学习 边际效益
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无线地下传感网信道传播实验虚拟仿真与可视化教学
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作者 徐兴 李碧芳 +2 位作者 段洁利 金莫辉 付函 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第7期76-80,共5页
为帮助学生更好地理解和掌握无线地下传感网信道传播特性,推导并建立一个融合土壤特性参数的改进地下无线信道传播模型,在该模型基础上开发无线地下传感网实验虚拟仿真系统。该仿真系统不仅解决实验环境受限、难以开展实验教学的问题,... 为帮助学生更好地理解和掌握无线地下传感网信道传播特性,推导并建立一个融合土壤特性参数的改进地下无线信道传播模型,在该模型基础上开发无线地下传感网实验虚拟仿真系统。该仿真系统不仅解决实验环境受限、难以开展实验教学的问题,且具有易于理解和操作的特点,仿真结果以图形化和可视化的形式呈现。通过此系统,学生可直观地观察和比较不同参数影响下地下无线信道传播变化情况,深入理解地下无线信道的复杂传播特性,提高学生的学习效率,激发学生的学习兴趣,促进学生学习的主动性和积极性。 展开更多
关键词 无线地下 地下无线信道 土壤特性 虚拟仿真
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可充电无线传感网络能量均衡路由算法 被引量:3
3
作者 谢小军 于浩 +1 位作者 陶磊 张信明 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2017年第6期1545-1549,共5页
针对可充电无线传感网络中的能量均衡路由问题,提出在稳定功率无线充电和监测数据收集网络场景下的多路径路由算法和机会路由算法,以实现网络的能量均衡。首先,通过电磁传播理论构建了无线传感节点的充电和接收功率关系模型;然后,考虑... 针对可充电无线传感网络中的能量均衡路由问题,提出在稳定功率无线充电和监测数据收集网络场景下的多路径路由算法和机会路由算法,以实现网络的能量均衡。首先,通过电磁传播理论构建了无线传感节点的充电和接收功率关系模型;然后,考虑网络中无线传感节点的发送能耗和接收能耗,基于上述充电模型将网络能量均衡的路由问题转化为网络节点运行时间的最大最小化问题,通过线性规划得到的各链路流量用以指导路由中数据流量分配;最后,考虑一种更加现实的低功耗的场景,并提出了一种基于机会路由的能量均衡路由算法。实验结果表明,与最短路径路由(SPR)和期望周期最短路由(EDC)算法相比较,所提出的两种路由算法均能有效提高采集能量的利用率和工作周期内的网络生命周期。 展开更多
关键词 能量均衡路由 可充电无线 机会路由 低功耗
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无线可充电传感网的高能效移动充电策略 被引量:1
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作者 王自强 林辉 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2018年第B11期315-319,334,共6页
采用无线能量传输技术的移动充电在无线可充电传感网的能量供给中扮演着重要角色。现有相关研究通常忽略了节点在等待充电时的能耗,简化对节点剩余能量阈值的假设,容易使节点耗尽能量而暂停工作。针对这一问题,文中提出一种新的移动充... 采用无线能量传输技术的移动充电在无线可充电传感网的能量供给中扮演着重要角色。现有相关研究通常忽略了节点在等待充电时的能耗,简化对节点剩余能量阈值的假设,容易使节点耗尽能量而暂停工作。针对这一问题,文中提出一种新的移动充电策略,建立一种节点剩余能量预测模型以匹配节点的充电需求,分别构建了带权路径最小化以及基于带权路径的能量分配最大化问题,并分别采用遗传算法与线性规划对两者进行求解。通过仿真对所提移动充电策略进行了评估并与现有研究进行了对比。结果显示,所提移动充电策略有更高的移动充电能效,可维持网络长期正常工作。 展开更多
关键词 无线可充电 移动充电 能量分配 能效
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电力物联网建设环境下可充电无线传感器网络能效与路由优化策略 被引量:29
5
作者 韦荣桃 李舒 +1 位作者 张艳玲 王进帅 《电测与仪表》 北大核心 2019年第22期31-36,共6页
电力物联网的建设可以全方位提高电力系统各个环节信息感知的深度和广度,实时监测和掌控各环节重要设备的运行参数,提升电力系统的分析、预警、自愈及灾害防范能力;传感器件是对电力物联网各环节信息进行深度掌握最关键的环节,然而,复... 电力物联网的建设可以全方位提高电力系统各个环节信息感知的深度和广度,实时监测和掌控各环节重要设备的运行参数,提升电力系统的分析、预警、自愈及灾害防范能力;传感器件是对电力物联网各环节信息进行深度掌握最关键的环节,然而,复杂的工作环境增加了更换传感器件电池以及人工维护的难度,网络节点供能成为制约电力物联网发展的关键问题;针对此,根据电力物联网建设形势下智能巡检的场景特点,选择具备较强抗电磁环境干扰能力的磁共振充电方式,设计了面向电力物联网的可充电无线传感器网络架构,研究传感器节点的能量管理策略,提出变电站智能巡检场景下可充电WSN的负载均衡路由优化算法,并通过仿真验证在可充电条件下提升无线传感器网络工作寿命的有效性,解决传感器节点能量受限的难题,从而提升传感网络的可靠性和稳定性,为电力智能巡检的开展创造有利条件。 展开更多
关键词 电力物联 可充电无线 变电站智能检测 负载均衡 路由优化
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无线可充电传感器网络能耗分级充电策略 被引量:6
6
作者 吴宝瑜 万鹏 +1 位作者 王高峰 程瑜华 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1253-1260,共8页
在传统的无线传感器网络中,有限的电池能量会限制传感器网络的寿命。而在无线可充电传感器网络中,能量可以通过无线方式给传感器充电,延长传感器网络的寿命。利用充电小车等移动设备对无线传感器网络进行能量补充时,在一个充电周期内减... 在传统的无线传感器网络中,有限的电池能量会限制传感器网络的寿命。而在无线可充电传感器网络中,能量可以通过无线方式给传感器充电,延长传感器网络的寿命。利用充电小车等移动设备对无线传感器网络进行能量补充时,在一个充电周期内减小充电小车的移动总路径,可以有效减少经济成本。基于无线可充电传感网中各节点的能耗差异性,结合蚁群算法和对旅行商(TSP)问题的研究,提出了基于能耗分级的非固定周期和固定周期两种小车充电策略。仿真结果表明,与传统的充电策略相比,两种新策略均能有效减少充电小车的移动总路径。 展开更多
关键词 无线可充电 充电小车 能耗分级 蚁群算法
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基于强化学习的无线可充电传感网移动充电路径优化 被引量:1
7
作者 张昊 管昕洁 白光伟 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2020年第11期316-321,共6页
无线传感器网络在环境感知、目标跟踪等方面占据了重要地位。为了能够及时地为传感器节点补充能量,提出了一种基于强化学习的低功耗、高能效的移动路径充电算法。无线传感器网络采用移动充电车对传感器节点进行充电,将Q-Learning算法与e... 无线传感器网络在环境感知、目标跟踪等方面占据了重要地位。为了能够及时地为传感器节点补充能量,提出了一种基于强化学习的低功耗、高能效的移动路径充电算法。无线传感器网络采用移动充电车对传感器节点进行充电,将Q-Learning算法与epsilon-greedy算法相结合,以最短路径依次完成所有传感器节点的充电。现有的相关研究通常忽略了传感器节点自身所能承受电量的最大值,容易导致传感器节点因充电过程中电量超出最大值而暂停工作,因此限制了移动充电车的充电时间。结果表明,所提移动充电策略的效用更高,与传统的Q-Learning算法和贪心算法相比,训练周期大幅度下降且实现了能量利用率最大化。 展开更多
关键词 无线可充电 移动充电 路径 强化学习 能量利用率
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基于流量延时调度的无线传感网数据传输拥塞控制方法 被引量:1
8
作者 农佳明 陈孟臻 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1441-1447,共7页
无线传感网络在数据传输时出现流量控制困难和节点拥塞的情况,为此提出一种新的基于流量延时调度的传输拥塞控制方法。引入流量延时调度,确定数据流量,滤波处理数据流量,设置延时阈值,通过流量与延时阈值的对比,判断是否需要重新传输数... 无线传感网络在数据传输时出现流量控制困难和节点拥塞的情况,为此提出一种新的基于流量延时调度的传输拥塞控制方法。引入流量延时调度,确定数据流量,滤波处理数据流量,设置延时阈值,通过流量与延时阈值的对比,判断是否需要重新传输数据,完成数据传输控制机制设计。利用数据生成树获取网络有效数据包,以此计算信道可以传输数据包的概率临界值,构建数据传输拥堵控制模型,实现无线传感网数据传输拥塞控制。通过仿真分析得知,所提方法拥堵控制的能量消耗仅为149 J,数据传输速率提升到80 Mbit/s以上,数据完整度在99.0%以上,所提方法有效提高了数据传输速率和完整度,降低了能耗消耗,可以有效控制数据传输拥塞,具备了可行性。 展开更多
关键词 无线 拥塞控制 流量延时调度 数据 流量匹配 生成树
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无人机辅助的无线可充电传感网充电路径规划方案
9
作者 王杨 单天乐 +2 位作者 赵传信 陈鹏 艾世成 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2023年第3期629-635,共7页
针对传统无线可充电传感网(WRSNs)存在传感器节点较为分散导致的充电效率低问题,提出了一种基于对WRSN进行分簇的无人机(UAV)充电路径优化方案(Optimized Charging Path Scheme, OCPS).方案首先将目标区域根据聚类算法划分为不大于充电... 针对传统无线可充电传感网(WRSNs)存在传感器节点较为分散导致的充电效率低问题,提出了一种基于对WRSN进行分簇的无人机(UAV)充电路径优化方案(Optimized Charging Path Scheme, OCPS).方案首先将目标区域根据聚类算法划分为不大于充电器最大可覆盖范围的子区域并称其为簇;然后确定各簇区域锚点以及优先级并对充电最优路径进行选择;最后借助无人机给所有簇内传感器节点充能并返回充电中心(Charge Center, CC).仿真实验验证了方案的可行性,实验结果与AEC、MUC方案相比,OCPS方案的充电效率分别提高了约19.5%、27.9%,平均饿死节点数分别降低0.3、1.2个.与CRP、HCCA方案相比,OCPS的飞行长度与充电时长都有明显缩短. 展开更多
关键词 无线可充电 簇优先级 最优充电路径规划 最大可覆盖范围 无人机
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基于自组网协议的箭载无线传感网络系统设计
10
作者 邵猛 王红亮 《电子测量技术》 北大核心 2024年第19期123-128,共6页
在火箭舱段环境参数测量中,传统的有线测量方式会增加火箭舱段的整体重量,因此采用无线传感网络代替传统有线测量的方式,对减轻火箭舱段重量具有重大意义。针对以上问题,提出一种基于自组网协议的无线传感网络,基于无线收发芯片CC1310... 在火箭舱段环境参数测量中,传统的有线测量方式会增加火箭舱段的整体重量,因此采用无线传感网络代替传统有线测量的方式,对减轻火箭舱段重量具有重大意义。针对以上问题,提出一种基于自组网协议的无线传感网络,基于无线收发芯片CC1310搭建无线传感网络,选用915 MHz频段作为数据传输信道,并设计了自组网协议,网络中的无线传感节点只需和收集器保持相同的静态地址,节点上电后可自动入网,收集器会为每个节点分配独特的动态地址,同时添加CSMA/CA机制防止信道数据冲突,成功应用于此无线传感网络,测试结果表明:在无线传感网络数据传输速率为250 Kbps、信号采样频率为100 SPS的情况下,无线传感节点上电后可自动加入到收集器创建的网络中,并成功按照收集器配置的时间间隔定时上传传感器数据,在10 m范围内无节点数据丢失,最大工作电流19 mA,可满足运载火箭舱段内环境参数的测量需求。 展开更多
关键词 无线 自组协议 CC1310 数据采集 运载火箭 CSMA/CA
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低占空比无线传感网中使用无速率码的高效机会路由算法
11
作者 刘泽凡 张信明 《计算机应用与软件》 北大核心 2024年第8期116-120,154,共6页
低占空比无线传感网中的高效传输是一个研究的焦点。机会路由作为无线传感网中一种高效的传输算法,仍然存在着缺陷。对只有单邻居的弱连通节点,机会路由算法无法处理。即使在多邻居情况下,由于邻居醒来顺序的随机性机会路由也会尝试在... 低占空比无线传感网中的高效传输是一个研究的焦点。机会路由作为无线传感网中一种高效的传输算法,仍然存在着缺陷。对只有单邻居的弱连通节点,机会路由算法无法处理。即使在多邻居情况下,由于邻居醒来顺序的随机性机会路由也会尝试在低质量的链路上传输。对此提出一种使用无速率码的高效机会路由算法(Efficient Opportunistic Routing with Rateless Code,EORRC)。利用无速率码,EORRC可以在低质量链路传输时提高传输成功率,并能处理弱连通情景,从而降低时延与能耗。仿真实验证明了EORRC拥有更低的时延与能耗。 展开更多
关键词 无线 机会路由 无速率码
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应用消息传递和卡尔曼模型的无线传感网定位跟踪算法
12
作者 赵恒 袁正道 +2 位作者 孙鹏 张园园 吴胜 《电讯技术》 北大核心 2024年第4期598-605,共8页
针对无线传感网系统中传感节点的定位跟踪问题,提出了一种基于消息传递和卡尔曼模型的定位跟踪算法。将目标物与多个锚节点之间的测距整理为线性混合模型,通过贝叶斯公式进行因式分解,建立因子图。假定目标物位置随时间连续移动,相邻的... 针对无线传感网系统中传感节点的定位跟踪问题,提出了一种基于消息传递和卡尔曼模型的定位跟踪算法。将目标物与多个锚节点之间的测距整理为线性混合模型,通过贝叶斯公式进行因式分解,建立因子图。假定目标物位置随时间连续移动,相邻的定位坐标之间存在潜在的缓变关系,并利用卡尔曼模型挖掘该关系,即将测距、定位和卡尔曼模型整体进行优化。在因子图中选择合适的消息更新规则,对每条边上的消息进行更新计算,形成定位跟踪算法。最后,建立虚拟和实测环境对所提算法进行数值验证。由于将测距、跟踪和卡尔曼模型融合为一个整体进行优化,相比文献中已有方法,所提定位跟踪算法在仿真环境中表现出超过2 dB的性能优势,在实测场景下也具有接近1 dB的性能增益,证明了其有效性。 展开更多
关键词 无线(WSN) 定位跟踪 卡尔曼模型 消息递算法
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工业无线传感网可靠路由及部署方案
13
作者 刘路明 凌志浩 左芸 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期500-505,共6页
在传感网中如果2棵以Sink节点为根节点的生成树使得网络中任意源节点在这2棵树上到Sink节点的路径没有相交节点,称这2棵树为该网络的ND(Node Disjoint)树。针对工业无线传感网的应用需求与特点,研究了基于ND树的路由方案。仿真实验和分... 在传感网中如果2棵以Sink节点为根节点的生成树使得网络中任意源节点在这2棵树上到Sink节点的路径没有相交节点,称这2棵树为该网络的ND(Node Disjoint)树。针对工业无线传感网的应用需求与特点,研究了基于ND树的路由方案。仿真实验和分析表明,该路由方案具有较高的路由可靠性。针对该路由方案的特点与需要,给出了1种节点二连通(Two-node-con-nected)网络的部署方案。 展开更多
关键词 工业无线 可靠路由 ND树 不相交路径 节点部署
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无人机使能的无线传感网总能耗优化方法
14
作者 李敏 包富瑜 王恒 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2259-2270,共12页
为降低无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)使能的无线传感网(Wireless sensor networks,WSNs)的能耗,延长网络生命周期,提出一种在地面节点能量预算下系统总能耗优化方法.首先,提出地面节点聚类方法,利用目标函数确定最优簇数,改进模... 为降低无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)使能的无线传感网(Wireless sensor networks,WSNs)的能耗,延长网络生命周期,提出一种在地面节点能量预算下系统总能耗优化方法.首先,提出地面节点聚类方法,利用目标函数确定最优簇数,改进模糊C均值(Fuzzy C-mean,FCM)算法构建能量均衡的集群,采用退避定时器机制根据隶属度和能量值选择各集群的最优簇头,减少地面节点的能耗;然后,根据已选簇头位置,利用遗传算法规划UAV飞行轨迹,减少UAV能耗;最后,通过单纯形搜索算法和连续凸逼近(Successive convex approximation,SCA)算法联合优化簇头发射功率和UAV悬停位置,减少数据采集时系统的总能耗.仿真结果表明,该方法优于其他方法. 展开更多
关键词 无线 无人机 能耗 聚类 轨迹规划
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智能反射面辅助的无线传感网络充电策略研究 被引量:1
15
作者 陈秋实 谈文蓉 刘韬 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2023年第2期561-564,共4页
在无线可充电传感网的研究中面临诸多挑战,如无线功率传输中易衰弱、充电规划复杂度高、内存数据易溢出导致丢包。为此,引入智能反射面(IRS)并基于强化学习设计一种无线传感网能量传输和数据收集方案IRS_MDP。首先,该方案建立反射相位... 在无线可充电传感网的研究中面临诸多挑战,如无线功率传输中易衰弱、充电规划复杂度高、内存数据易溢出导致丢包。为此,引入智能反射面(IRS)并基于强化学习设计一种无线传感网能量传输和数据收集方案IRS_MDP。首先,该方案建立反射相位偏移优化问题,计算出以任一传感器节点为充电目标节点时IRS的最优相移值,实现最大化目标节点处所接收的功率。其次,根据上述结果并结合传感器实时状态,基于强化学习设计关于充电和数据传输过程的优化充电策略实现丢包率降低。仿真结果表明,该方案相较其他方案可以更好地提升网络吞吐量和降低数据丢包率。 展开更多
关键词 无线 马尔可夫决策过程 智能反射面 相位偏移优化
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一种能量感知的无线传感网拓扑控制算法 被引量:28
16
作者 陈志 骆平 +4 位作者 岳文静 扈罗全 黄洵松 曹壹 毛博 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期382-387,共6页
为不平衡能量分布的异构无线传感网构建一种拓扑控制算法EADCA。在该算法中,每个节点根据自己的剩余能量和邻居节点的平均剩余能量计算簇头声明报文发送的理论时刻;在该理论时刻,没收到任何簇头声明报文的节点成为簇头,该簇头广播簇头... 为不平衡能量分布的异构无线传感网构建一种拓扑控制算法EADCA。在该算法中,每个节点根据自己的剩余能量和邻居节点的平均剩余能量计算簇头声明报文发送的理论时刻;在该理论时刻,没收到任何簇头声明报文的节点成为簇头,该簇头广播簇头声明报文;收到簇头声明报文的节点成为普通节点并放弃发送簇头声明报文。同时,该算法在簇头竞争过程中使用经验数据,并对孤立节点和能量过低节点进行休眠。仿真结果表明,EADCA能够延长网络生命周期,有效控制簇头分布密度。 展开更多
关键词 无线 拓扑控制 能量 分簇
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无线传感自组网在电力监控中的应用动态 被引量:53
17
作者 黄绪勇 刘沛 +1 位作者 苗世洪 吴昕 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2007年第7期99-103,共5页
介绍了当今无线局域网中具有广阔应用前景的无线传感自组网的发展历程及其主要特点,以及将无线传感自组网应用于电力系统的关键技术及其体系结构,并介绍了最新的无线传感自组网在电力监控中的应用动态。
关键词 无线自组 电力监控系统 分布式信息处理 故障诊断
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野外地表无线传感网信道传播模型的测定与分析 被引量:19
18
作者 沈杰 姚道远 +2 位作者 黄河清 马奎 刘海涛 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期141-149,共9页
针对三种典型传感网的野外布设环境,对地表低空收发天线的路径损耗特性进行了现场实验测定,并对测试结果进行了线性拟合分析和建模。测试和拟合结果表明,地表无线信道与传统蜂窝无线信道模型存在较大差别,但仍可采用单折线或双折线模型... 针对三种典型传感网的野外布设环境,对地表低空收发天线的路径损耗特性进行了现场实验测定,并对测试结果进行了线性拟合分析和建模。测试和拟合结果表明,地表无线信道与传统蜂窝无线信道模型存在较大差别,但仍可采用单折线或双折线模型进行表征,同时得出了一些有助于研究和设计无线传感网的信道传播特性和规律。所得的分析结果有助于深入研究野外地表无线传感网络,提高其仿真实际有效性。 展开更多
关键词 无线 信道播模型 低空地表 计算机仿真
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无线传感网自适应能量驱动簇头轮换算法研究 被引量:11
19
作者 黄河清 沈杰 +2 位作者 姚道远 马奎 刘海涛 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期1040-1044,共5页
分簇结构是大规模无线传感网(WSN)的一种有效的拓扑管理方法。在这种结构下,由于簇头(Cluster Head,CH)节点的能耗速率远高于簇成员节点(Cluster Member,CM),需要做簇头轮换以平衡网络能耗。该文分析了基于能量驱动的簇头轮换策略,并提... 分簇结构是大规模无线传感网(WSN)的一种有效的拓扑管理方法。在这种结构下,由于簇头(Cluster Head,CH)节点的能耗速率远高于簇成员节点(Cluster Member,CM),需要做簇头轮换以平衡网络能耗。该文分析了基于能量驱动的簇头轮换策略,并提供一种基于簇头节点实时负载来估计其启动轮换的能量阈值的自适应簇头轮换算法(Adaptive Cluster Rotation Algorithm,ACRA)。仿真结果表明,与现有算法如LEACH,EDAC等比较,ACRA算法最少化簇头轮换次数,延长了网络生存时间。 展开更多
关键词 无线 分簇 轮换 能量驱动
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基于可预测移动汇聚节点的无线传感网分簇算法研究 被引量:18
20
作者 章韵 巨德文 +2 位作者 陈志 扈罗全 岳文静 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2012年第6期89-92,共4页
在汇聚节点移动可预测情况下,提出一种无线传感网分簇算法。该算法将subsink节点引入到HEED分簇算法中,以较快感知移动路径变化,快速形成分簇拓扑;采用sink节点注册机制,实现汇聚节点移动过程中的信息交互。实例分析表明,该算法能快速... 在汇聚节点移动可预测情况下,提出一种无线传感网分簇算法。该算法将subsink节点引入到HEED分簇算法中,以较快感知移动路径变化,快速形成分簇拓扑;采用sink节点注册机制,实现汇聚节点移动过程中的信息交互。实例分析表明,该算法能快速形成合理网络拓扑,延长无线传感网的生存期。 展开更多
关键词 无线 移动SINK 分簇算法
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