能耗均衡

摘要： 农田无线传感器网络部署范围广、节点众多,不同区域内节点能量消耗速率存在显著差异,承担较多信息转发任务的内层节点易过早死亡,导致拓扑连通度快速下降、网络生存时间过短。受自然界中的圆形蛛网抗毁结构启发,文中提出一种基于流量概率分配机制与负载容量分层模型的农田无线传感器网络寿命优化方法。该方法利用通信节点选择的概率随机化与节点初始能量的分层差异化提升网络存活时间。仿真结果表明:流量概率分配机制可在节点受损时动态调度网络流量,含调节系数的负载容量分层模型有助于延长网络寿命;当调节系数大于等于30时,网络仿真轮数和网络效率比改善显著;此外,对于每层随机破坏2个节点试验,当调节系数由0增加到40时,第1层~5层仿真轮数分别增加48.9%,37.6%,39.75%,38.9%,22.1%,网络效率比分别增加19.1%,24.7%,23.6%,23%,50%;与其他算法相比,选择性失效和随机性失效条件下,文中方法均能更合理地调度网络流量,均衡内外层节点的能量消耗,最大程度提升网络寿命。

摘要： 移动边缘计算技术随着科技的发展,面临着多设备多任务的能耗均衡的挑战。相关研究大多集中在如何利用边缘服务器的计算性能以减少移动设备在任务处理过程中的能耗和执行时间。但现有研究在多设备多任务的能耗均衡问题上还没有很好的解决方法。针对此类能耗均衡问题,改进了现有的边缘计算系统模型,并在此基础上,给出了多移动设备多任务的能耗均衡优化问题的计算模型,同时提出了一个贪心算法,并做出了相应的近似比分析。与总能耗优化算法以及随机算法进行对比,并进行了大量的仿真实验。实验结果证明,所提出的贪心算法的平均性能与随机算法相比在能耗均衡方面可进一步提升66.59%。通过与蛮力算法对比,在经典的任务拓扑下,当移动设备的最小传输功率分别为5 dBm和6 dBm时,贪心算法几乎获得最优解。

摘要： 针对多自动导航小车AGV系统路径规划中解决冲突时的部分耗电过快、能耗不平衡问题,课题组提出了一种基于能耗测算的AGV路径冲突解决策略优选方法。首先,对多AGV系统中各AGV的路径基于时间窗进行判定,在此基础上,建立了受负载和时间控制的能耗计算方法,并以系统能耗最低为目标构建AGV冲突消解模型;该模型在考虑AGV自身电量约束下预测各种消解措施下应对的能耗,最终优选出系统能耗最低的冲突解决策略;通过算例与传统冲突消解方式进行对比。研究结果表明:该解决策略可兼顾路径和系统能耗最优,完成任务的能耗较为均衡。该方法可以减少系统内的AGV的充电次数,提高多AGV系统的工作效率。

摘要： 针对无线传感器网络中能耗不均衡、生命周期短的问题,提出WSN中能耗均衡的非均匀分簇路由算法。通过改进的K均值算法进行非均匀分簇,引入双簇首减轻簇首通信压力;利用基尼系数衡量簇内节点的能耗均衡性,以动态权值调整影响副簇首竞选的因素;簇间采用单跳和多跳相结合的传输方式,将剩余能量、传输距离、转发次数和节点数作为中继节点选择的依据,均衡簇间传输能耗。仿真结果表明,相比LEACH和EBRAA算法,提出算法能有效均衡节点能耗,延长生命周期和提高吞吐量。

摘要： 为了延长无线传感器网络生命周期,提出了一种基于布谷鸟优化K均值(K-means)的无线传感器网络分簇路由算法。分簇阶段,使用布谷鸟算法选出初始聚类中心,使K-means算法的分簇结果更均匀,以均衡节点能耗;簇首选举综合考虑节点的剩余能量、与聚类中心的距离因素,并依据节点剩余能量动态调整权重,使选举的簇首更合理;数据通信阶段,为了进一步均衡簇首负载,综合考虑中继节点剩余能量及其负载、簇首路由能耗因素,结合布谷鸟算法为簇首规划路由。仿真结果表明,提出的算法在能耗均衡性方面比LEACH-K、LEACH-improve和DTK-means算法更优,以首节点死亡作为网络生命周期,网络寿命分别提高了173%、21%、6%,所提算法有效延长了网络生命周期。

摘要： 无线自组网在环境监测领域的应用已经十分普及,但受环境因素的影响,存在携带电量不足、节点能耗不均衡导致的网络生存时间较短等问题,并影响了监测效率。为了延长网络生存时间,提出一种基于改进GPSR多跳算法的WSN节点传输策略。建立了节点多跳概率模型,发现了特殊因子α。引入能量限制函数改进GPSR算法。采用NS2软件进行仿真实验。仿真结果表明:与LEACH算法和PEGASIS算法相比,提出的算法可以有效地均衡网络能量,延长网络生存时间。

摘要： 路由协议在无线传感器网络中承担着数据的采集和转发等重要任务。针对目前的无线传感器网络路由协议存在数据安全性不高、网络可靠性差等问题,提出一种基于Shamir密钥交换的分簇型WSN路由协议(SSCRP)。根据节点剩余能量、接收信号强度、节点到基站的最短路径长度以及节点的负载率等因子进行簇头的选择。考虑到恶意节点侵入网络,使用Shamir密钥共享算法设计了轻量级的数据加密方案,为了均衡网络能耗提高网络整体的生存期,利用簇头的剩余能量和簇拥塞率及时进行簇头的轮换。实验结果表明SSCRP协议在端到端延时、数据包交付率、节点平均通信成本以及网络生存时间方面都表现出较好的性能。

摘要： 无线传感器网络内部能耗不均衡容易导致节点提早死亡,为此大量的能耗均衡路由协议被提出。然而这类方法主要针对环状无线传感器网络。带状无线传感器网络呈长条形分布,传统的能耗均衡路由协议无法发挥节能和能耗均衡的作用。提出一种基于移动Sink的带状无线传感器网络数据汇聚方法,首先基于节点能耗模型计算簇内节点的平均能耗,然后利用节点平均能耗求取Sink节点的最佳移动速度,最后簇首节点根据它与Sink节点的距离动态调整数据传输范围,从而实现对带状传感器网络的数据汇聚。实验结果表明该方法具有较好的节能性和能耗均衡性,能够有效延长网络的生存周期。

摘要： RPL是一种专门为无线传感网设计的路由协议,该路由协议通过构建DODAG(以目的节点为导向的有向无环图)来完成网络的互连。文章主要针对已有的RPL组播路由算法进行分析,得出这些算法在减少网络冗余发送和能量消耗问题上都进行了不同程度的改善,但在关键转发节点的能耗均衡使用上却没有进行深入的研究。因此,文章结合RPL算法,提出新算法EBMR。该算法利用节点能量剩余值、节点替换阈值等参数计算出能量有效转发节点集,通过从该集合里选取能量剩余充裕的节点进行数据转发。最后,通过仿真实验将新算法与已有算法进行分析比较,得出新算法在延长网络的生存时间上存在一定的优势。

摘要： 针对簇头选举随机性带来的能耗不均和通信代价问题,提出了能耗均衡的动态分区路由算法(EBDPR),在无线传感器网络的分簇阶段引入了虚拟单元格动态划分方法,并对节点设置节点ID信息用以判别各自所归属区域,使无线传感器网络(WSN)内簇的分布更为均匀,此外,根据簇内通信代价分析结果,针对因簇头选举的随机性而带来的簇内通信代价影响,引入节点能量、位置调节因子,避免节点过早失效,并降低簇内通信代价.通过与其他无线传感器网络算法仿真结果对比,验证了EBDPR算法在延长网络生存周期,均衡了网络内节点能耗方面的有效性.

摘要： 覆盖控制作为无线传感器网络的一个基本问题,对网络的生存时间、部署策略、通信协议和组网等问题的解决具有重要影响.在传感器节点随机冗余部署方式下,传统的方式是在保证覆盖要求和通信连通的前提下仅将最少量的节点投入活跃工作状态,从而降低网络能耗.但是,若频繁地激活同一批节点,会造成这些节点由于能耗过快而较早失效,使整个网络的冗余程度降低。然而,冗余度是传感器网络在单个节点性能有限的情况下提高整个网络的可靠性、容错性、精确性等的基础.为此,本文提出了一个能耗均衡ECB的覆盖问题,指出它是NP完全的,并给出了一个集中式近似算法。该算法根据节点的剩余能量赋于每个节点非负权,再基于Voronoi划分和贪心边方法,在保证覆盖要求的同时选择权和最小的节点激活.仿真实验结果表明,ECB算法求得的活跃节点集小,可以达到有效覆盖,并且可以保持网络的冗余度.

摘要： 针对目前中继节点布局算法所忽视的布局完成后网络整体能耗的问题，提出了基于最小通信网络距离因子的布局算法评价新标准，同时引入中继节点布局禁区、通信路径不可逆等约束条件。解决方法上，采用基于贪婪寻优算法的中继节点布局算法，实现了中继节点的多约束容错性布局。仿真结果表明，与常规中继节点布局算法相比，提出的中继节点布局算法在降低通信网络整体能耗以及保证能耗均衡性方面具有明显的优势。

摘要： 协同通信是一种应用前景很广的无线通信新技术.若要在无线传感器网络中实现协同通信,节点之间的能耗均衡是必须考虑的问题。提出了一种基于模糊综合评判的无线传感器网络协同传输方案.该方案综合考虑了节点的信道信息和能量信息,并据此进行模糊综合评判,以选择出最佳的协同节点.仿真结果表明,提出的协同传输方案不仅可以获得很好的中断性能,而且可以较好地均衡节点之间的能耗.

摘要： 拓扑控制是无线传感器网络十大核心技术之一,当前已经提出很多拓扑控制算法,本文提出了一种改进的拓扑控制算法,将拓扑控制算法分成几个阶段,并对改进后的算法进行了分析和仿真,结果表明改进的算法在能耗均衡和网络运行持久性方面有一定程度的优化.

摘要： 针对现有的无线传感器网络(WSN)功率控制方法存在的节点早死问题,提出一种考虑节点剩余能量的功率控制方法——SAFPC.首先,设计了具有"输入-输出-反馈"机制的两级模糊控制器系统模型,主控制器负责节点发射功率调节,从控制器负责期望节点度调节,自适应地根据网络中节点剩余能量来调节发射功率;然后,分别对主、从控制器的模糊化、模糊规则及解模糊过程进行了详细描述;最后,从网络收敛时间、平均能耗以及生命周期方面对SAFPC进行了仿真分析.实验结果表明,与模糊控制传输功率方法(FCTP)相比,SAFPC收敛速率快12.5％,在不同网络规模情况下节点平均能耗降低3.68％,网络生命周期延长7.9％.可见,SAFPC能有效延长网络生命周期,提高网络动态适应性及链路鲁棒性.

摘要： 针对现有的无线传感器网络(WSN)功率控制方法存在的节点早死问题,提出一种考虑节点剩余能量的功率控制方法——SAFPC.首先,设计了具有"输入-输出-反馈"机制的两级模糊控制器系统模型,主控制器负责节点发射功率调节,从控制器负责期望节点度调节,自适应地根据网络中节点剩余能量来调节发射功率;然后,分别对主、从控制器的模糊化、模糊规则及解模糊过程进行了详细描述;最后,从网络收敛时间、平均能耗以及生命周期方面对SAFPC进行了仿真分析.实验结果表明,与模糊控制传输功率方法(FCTP)相比,SAFPC收敛速率快12.5％,在不同网络规模情况下节点平均能耗降低3.68％,网络生命周期延长7.9％.可见,SAFPC能有效延长网络生命周期,提高网络动态适应性及链路鲁棒性.

摘要： 针对现有的无线传感器网络(WSN)功率控制方法存在的节点早死问题,提出一种考虑节点剩余能量的功率控制方法——SAFPC.首先,设计了具有"输入-输出-反馈"机制的两级模糊控制器系统模型,主控制器负责节点发射功率调节,从控制器负责期望节点度调节,自适应地根据网络中节点剩余能量来调节发射功率;然后,分别对主、从控制器的模糊化、模糊规则及解模糊过程进行了详细描述;最后,从网络收敛时间、平均能耗以及生命周期方面对SAFPC进行了仿真分析.实验结果表明,与模糊控制传输功率方法(FCTP)相比,SAFPC收敛速率快12.5％,在不同网络规模情况下节点平均能耗降低3.68％,网络生命周期延长7.9％.可见,SAFPC能有效延长网络生命周期,提高网络动态适应性及链路鲁棒性.

摘要： 针对现有的无线传感器网络(WSN)功率控制方法存在的节点早死问题,提出一种考虑节点剩余能量的功率控制方法——SAFPC.首先,设计了具有"输入-输出-反馈"机制的两级模糊控制器系统模型,主控制器负责节点发射功率调节,从控制器负责期望节点度调节,自适应地根据网络中节点剩余能量来调节发射功率;然后,分别对主、从控制器的模糊化、模糊规则及解模糊过程进行了详细描述;最后,从网络收敛时间、平均能耗以及生命周期方面对SAFPC进行了仿真分析.实验结果表明,与模糊控制传输功率方法(FCTP)相比,SAFPC收敛速率快12.5％,在不同网络规模情况下节点平均能耗降低3.68％,网络生命周期延长7.9％.可见,SAFPC能有效延长网络生命周期,提高网络动态适应性及链路鲁棒性.

摘要： 在采用分簇数据融合算法的无线传感器网络中，如果簇首分布不合理，就会造成不合理的分簇，导致某些节点能耗过快。另外，当簇首采用直接向基站发送数据的方式时，距离基站越远的簇首需要耗费越多的能量，导致不同区域内的节点能耗不均衡。为了解决这些问题，提出一种基于非均匀划分的分簇数据融合算法，将网络划分为非均匀的栅格，栅格距离基站越远则越大，每轮从每个栅格中选择一个剩余能量最大的节点担任簇首，节点根据簇首广播消息的信号衰减强度选择簇首。算法使簇首合理分布，距离基站越远的栅格中参与簇首轮转的节点越多。仿真实验结果表明，该算法能够节约能量和均衡能耗，显著延长了网络的生命周期。

摘要： 在采用分簇数据融合算法的无线传感器网络中，如果簇首分布不合理，就会造成不合理的分簇，导致某些节点能耗过快。另外，当簇首采用直接向基站发送数据的方式时，距离基站越远的簇首需要耗费越多的能量，导致不同区域内的节点能耗不均衡。为了解决这些问题，提出一种基于非均匀划分的分簇数据融合算法，将网络划分为非均匀的栅格，栅格距离基站越远则越大，每轮从每个栅格中选择一个剩余能量最大的节点担任簇首，节点根据簇首广播消息的信号衰减强度选择簇首。算法使簇首合理分布，距离基站越远的栅格中参与簇首轮转的节点越多。仿真实验结果表明，该算法能够节约能量和均衡能耗，显著延长了网络的生命周期。

摘要： 本发明提供一种无人机编队通信能耗的周期性在线均衡方法和装置，涉及无人机通信领域。本发明基于无人机编队需要组成的三维队形和无人机的初始能量获取无人机编队的通信网络；基于通信网络获取无人机编队的信息交互拓扑；将无人机编队的信息交互拓扑发送给无人机；当无人机的飞行时间和初始时间的实时时间差大于预设的调度周期时，获取每个无人机的剩余能量，并判断：每个无人机的剩余能量是否均大于维持无人机飞行的最低能量；若满足条件，则基于当前剩余能量更新无人机编队的信息交互拓扑，并不断循环上述过程直至不满足条件；当不满足条件时，则命令无人机降落。本发明可以延长无人机编队执行任务时的可工作时间。

摘要： 本发明适用于动力电池技术领域，提供了一种动力电池组非能耗式均衡管理系统及均衡管理方法，该系统中的动力电池管理模块基于采集到的单体电池电压得到电压平均值，基于单体电池电压值与电压平均值的偏差决定输出的数字信号，及该数字信号的输出时间，当偏差值为正，即单体电池电压值大于电压平均值，单体电池向储能装置充电，当偏差值为负，即单体电池电压值小于电压平均值，储能装置向单体电池充电，通过能量转移的形式保证了动力电池组内的各个单体电池均衡，解决了能耗式均衡管理系统存在的能耗问题。

摘要： 本发明涉及一种基于公平度的无人机物联网系统中传感器的能耗和寿命的均衡方法，所述无人机物联网系统包括多个传感器和与所述多个传感器分别进行通信的至少一个无人机，所述方法包括以下步骤：S1、基于每个传感器的剩余节点能量和传输能耗计算传感器寿命：S2、基于所传感器寿命建立基于α‑公平度的α‑效用函数，并求解所述α‑效用函数以获得所述无人机的最优飞行轨迹；S3、基于所述最优飞行轨迹控制所述无人机的飞行。

摘要： 本发明涉及一种均衡无人机物联网系统中传感器的能耗和寿命的方法，所述无人机物联网系统包括多个传感器和与所述多个传感器分别进行通信的至少一个无人机，所述方法包括以下步骤：S1、基于每个传感器的数据载荷计算最小系统节点传输能耗；S2、基于每个传感器的剩余节点能量和传输能耗计算传感器寿命：S3、基于公平性指数来描述所述传感器之间的能量公平性；S4、基于最大公平性指数、所述最小系统节点传输能耗、所述数据载荷和所述剩余节点能量调节所述传感器的带宽和/或所述无人机的悬停位置以均衡系统能耗和传感器寿命。

摘要： 本发明提出了一种无线Mesh自组网络可信连接激励方法，设置骨干节点的注册资质及分支节点的准入条件，筛选出具备构建私人网络资质的骨干网络节点集合，以及允许借用骨干节点访问互联网的分支节点的集合；根据动态节点的配合意愿和所具备的能量，计算骨干网络节点组网的整体协作水平，筛选出需要接收新节点的骨干节点集合；从骨干节点的期望接收节点组合剔除垄断节点，确定有效期望组合，计算有效期望组合的单节点平均支出，确定胜者集合和对应的接入节点集合，完成基于激励方法的无线自组网络可信连接。本发明组网具备互相信任、积极协作、能耗均衡的特点，并考虑了待接入网络节点的组合意愿及骨干节点期望接收的节点组合。

摘要： 本发明公开了一种无线传感器网络中基于能耗均衡的动态分簇方法，包括：确定传感器网络中簇头节点的位置；簇头节点根据能量权重更大的竞争函数，从传感器网络的非簇头节点中选择第一批节点并加入自身簇中；簇头节点根据自身簇的总能量均衡状态值及距离权重更大的竞争函数，选择下一批节点加入自身簇中；根据能量与距离权重相同的竞争函数，将簇内节点分为若干级；簇内节点将数据按级别依次上传至所在簇的簇头节点。本发明在保证一定的数据采集量优势前提下，簇间能耗更加均衡，存活节点的剩余能量分布更加均衡，网络生命周期得到延长，而且对簇内节点分级可以缓解簇头节点的负载压力，解决数据远距离传输的节点能耗问题以及数据易丢失问题。

摘要： 面对无线传感器网络存在的节点能耗不均衡、生存期短等问题，本发明公开了一种基于能耗均衡的LEACH分簇路由方法，在簇首选举阶段，挑选剩余能量大、邻居节点较多，且靠近BS的节点为簇首；然后，非簇首节点依据自己与不同簇首之间通信信号的强度和剩余能量，计算加入不同簇的成本，并加入成本最小的簇；在传输数据阶段，若信息发送簇首距离基站一跳距离以外，则该簇首需要考虑各邻居簇首的剩余能量、簇内节点数、与BS距离等因素，计算各邻居簇首的转发概率，选择具有最大转发概率值的邻居簇首作为下一跳中继节点。本发明与LEACH、LEACH‑C和FIGWO相比，可以使网络生命周期延长，同时可以使BS接收更多的数据。

摘要： 本发明公开了一种电力线通信网络的能耗均衡控制方法、装置及系统。该能耗均衡控制装置包括信息接收单元、线损计算单元以及均衡控制单元。该能耗均衡控制系统包括终端以及能耗均衡控制模块。通过预设的前推回代法计算最优运行方案以及对应的理论线损，根据该理论线损以及终端发送的用电电量信息，调节电力线通信网络的三相功率平衡，并调整载波通信路径上各个节点的能耗，该能耗均衡控制方法、装置及系统提高了通信资源的利用率。

摘要： 本发明公开了一种基于博弈论的能耗均衡无线传感网分簇路由方法，本发明通过传感器节点分布式地在无线传感网中选择较合理的簇头节点，令其与周围节点形成簇，形成具有相对优势的分簇路由算法，从而在保证单个节点能量消耗减弱的同时，整个网络能量的消耗处于均衡状态，以此实现延长总体网络寿命。

摘要： 本发明提供一种基于LoRa多跳的能耗均衡链路优化方法、装置及设备，包括：根据不同的地理位置信息对确定的初始网络空间进行分段组合处理，得到多个段跳组合，确定所述多个段跳组合中各个节点的能量消耗，根据所述各个节点的能量消耗确定出每一个段跳组合的最耗能段，根据改进的贪心算法以及每个段跳组合的最耗能段对所述多个段跳组合进行计算，得到目标段跳组合。本发明提供的优化方法能够降低布网成本，提高网络整体吞吐量，实现能耗某程度上的均衡，提升用户体验。