能量空洞

摘要： 节点部署是无线传感器网络研究的重要问题之一.针对节点部署过程中的能量空洞问题,提出了一种基于萤火虫算法(FA)的节点重部署(NRBFA)策略.首先,在节点随机部署的传感器网络中,利用k-means算法进行分簇并引入冗余节点;然后,利用FA移动冗余节点,以分担簇头(CH)负载并均衡网络中节点的能耗;最后,再次利用FA寻找目标节点,从而更新冗余节点.该策略通过有效地移动冗余节点,减小了节点移动距离并降低了网络能耗.实验结果表明,该策略能够有效地缓解"能量空洞"问题,并且与基于虚拟力的分区节点重部署算法相比降低了算法的复杂性,且能更好地提高网络的能量效率,均衡网络负载,并将网络生命周期延长近10倍.

摘要： 针对铁路沿线线型无线传感器网络的"能量空洞"现象,提出一种能耗均衡的非均匀部署优化策略.采用等腰三角形分区覆盖部署方式,根据网络规模和能量消耗模型求出分簇距离和簇内节点密度,对网络均匀分区并部署不同密度的传感器节点,同时对节点设置休眠/唤醒机制;通过与均匀部署策略和非均匀部署策略性能的分析对比,仿真结果表明,能耗均衡的非均匀部署优化策略有更高的网络能量利用率,可以有效延长网络生命周期并具有良好扩展性.

摘要： 针对低功耗自适应集簇分层型协议(low energy adaptive clustering hierarchy,LEACH)簇头选取不佳、网络寿命过短问题,提出一种基于分区的LEACH改进算法.该算法根据节点剩余能量、邻居节点数及距基站距离对簇头选举产生的影响,对簇头选举函数进行优化;对监测区域进行分区,不同分区采取不同的数据传输方式,减少基站附近簇头节点转发信息的负载量,有效避免基站附近"能量空洞"现象的发生.实验结果表明,相比于LEACH和LEACH-EDP(LEACH energydistance-parti-tion)算法,本文改进算法第一死亡节点出现轮次分别推迟了23.32％、18.44％,网络寿命分别延长了32.27％、21.49％.

摘要： 针对无线传感器网络能量消耗不均,出现能量空洞的问题,提出了一种基于负载分流的簇间数据转发算法.首先分析簇间数据转发可能导致Sink附近能量空洞的问题.然后,基于簇头当前的能量状态、数据量和距离信息等因素提出了负载分配权重.根据该权重设计了对应的负载分流策略,并用于簇间数据转发算法中.仿真实验结果显示:相比基本EEUC算法和经典LEACH算法,本文提出的负载分流数据转发算法延长了网络存活时间,提高了网络能量使用效率.

摘要： 无线传感器网络中,节点数据产生速率的动态变化会导致能量空洞现象的出现.为避免能量空洞的出现,在非均匀分簇网络中提出了一种基于数据引流的能量空洞避免策略FRUC.节点数据产生速率动态变化的真实场景下,对分层网络中各层簇头节点的平均能耗进行计算和分析.在此基础上,将网络各层层高取为不同值,以满足数据产生速率变化未知条件下,各层间的簇头节点在一个簇周期内的能耗之和相等.进一步,为均衡每一层内的簇头节点能耗,将数据引流至下一层网络中负载更低的簇头.仿真实验表明,FRUC算法不仅能有效均衡网络各层间簇头节点的能耗,也能有效均衡各层内各簇头节点的能耗,从而避免能量空洞现象的出现.

摘要： Aiming at the Energy Hole (EH) problem affecting the life cycle of Wireless Sensor Network (WSN), based on the measured data and considering the factors affecting the Maximum Transmission Unit (MTU) in the process of data transmission, a mathematical model to solve the energy hole is proposed. The model uses data aggregation to enable each node to transmit data with the largest number of fragments, and adopts energy saving way to optimize the energy consumption of WSN, to minimize the area of EH and make the entire network to minimum energy consumption.Simulation results show that compared with EHMS scheme, the model can optimizes the energy of WSN to the greatest extent, mitigates the formation of energy holes and improves the life cycle of wireless sensor networks.%针对影响无线传感器网络 (WSN) 生命周期的能量空洞 (EH) 问题, 以实际测量的数据为依据, 综合考虑在数据传输过程中最大传输单元的影响因素, 提出一种解决能量空洞的数学模型.该模型通过数据聚合的方式使每个节点发送数据时以最大的分片数进行传送, 采用节能的方式对WSN能耗进行优化, 以减小EH的区域, 使全网能耗最低.仿真实验结果表明, 与EHMS方案相比, 该模型能够最大程度地优化WSN的能量, 缓解能量空洞的形成, 延长无线传感器网络的生命周期.

摘要： 分布式铁路光纤传感网受光器件、光纤连接损耗及封闭式传输架构限制,检测点数少,不易于与其它网络融合.而基于物联网技术的光纤无线传感网络可实现大规模、可扩充的现代分布式铁路光纤无线传感网络.为降低光纤无线传感网中传感器节点能耗,研究了传统的低功耗自适应分簇(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH)路由算法,针对该算法引起的"能量空洞"与"网络热点"问题,基于二重异构网络,进行了路由算法的改进研究.实验结果表明,改进的路由算法能显著降低传感器节点能耗,延长其使用寿命.

摘要： 为了提高无线传感器网络的生命周期,提出了一种基于非均匀分环与最小通信代价的路由算法URMC.算法采用圆环模型,首先为各环分配不同的簇头选择概率;其次以各环节点能耗均衡为目标,推导出各环宽度的表达式;最后通过设计通信代价公式来选择簇头和建立簇间路由树.最终形成一个节点能耗均衡、簇间路由合理的网络.经仿真验证,URMC算法能有效克服能量空洞现象,延长网络的生存周期.%A routing algorithm based on unequal ring and minimum communication cost(URMC)was proposed to prolong the lifetime of the wireless sensor network. The URMC algorithm uses the ring model to assign the different cluster head selection probabilities for each ring firstly. Secondly,from the objective of energy consumption balanced of each ring,the expression of the ring width was deduced. Finally,the communication cost formula was designed to select the cluster head and create inter-cluster forwarding tree. A node energy balanced and reasonable inter-cluster forwarding network was formed ultimately. The simulation results show that URMC algorithm can overcome the ener-gy-hole effectively and prolong the lifetime of the network.

摘要： Aiming at the problem of energy hole caused by uneven load energy in clustering routing protocol,a non-uni-form hierarchical routing protocol based on new clustering for load balancing(NHRPNC)was proposed.Firstly,the al-gorithm utilizes the improved threshold function of LEACH protocol to select the region-heads and make the reasonable non-uniform partitions of the network.Secondly,the region-heads use the new clustering algorithm to achieve the non-uniform clustering in each region.Then,the four-step selection mechanism of cluster heads is adopted to select the clus-ter head in each cluster periodically.At last,for inter-cluster multi-hop communication,the multi-hop path is optimized by dynamic weight.Simulation results reveal that compared with LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy) protocol,DEBUC(Distributed Energy Balanced Unequal Clustering routing)protocol and UCDP(Uneven Clustering based on Dynamic Partition)protocol,NHRPNC can promote the percentage point of 257.5,33.74 and 12.83 in the life cycle of the network respectively and has favorable performance in balancing the energy consumption.%针对成簇路由协议中由节点负载不均引起的能量空洞问题,提出了一种基于新型聚类的负载均衡非均匀分层路由协议(NHRPNC).首先,利用改进的LEACH协议阈值函数选举区头,并对网络进行合理的非均匀分区;其次,对每个区头运用新型聚类算法实现区内非均匀分簇;然后,在每个簇内采用四步簇首选择机制来周期性地选择簇首;最后,在簇间多跳通信时,采用动态权重的方式优化多跳路径.仿真结果表明,与低功耗自适应集簇分层(LEACH)协议、分布式能量均衡非均匀成簇(DEBUC)协议以及基于动态分区的无线传感器网络非均匀成簇(UCDP)协议相比,NHRPNC在网络生命周期方面可分别提高257.5,33.74和12.83个百分点,且具有良好的能耗均衡性.

摘要： 在无线传感器网络中,离sink近的节点由于要中继较远节点的数据导致更快的能量消耗,在sink周围出现能量空洞,使网络寿命提前终止.本文利用协作通信能够均衡能量消耗的特点,提出了一种协作通信能量空洞减轻机制.基于该机制,我们对协作节点间功率分配的算法做了研究,从而更好地均衡能量消耗,减轻能量空洞.性能分析表明,本文提出的机制能够很好地均衡能量消耗,从而减轻能量空洞问题,提高网络寿命.且网络规模越大,该机制在寿命提升方面的性能越好.

摘要： 本文研究了“能量空洞”现象,基于环模型,通过在网络中添加少量有线长链来缓解能量空洞,延长网络的生命周期。在环C2(环C2是半径为r2和r1的圆形重叠区域)内添加一些与sink直接相连的有线长链,将环C2内的部分数据通过有线长链向sink直接传送,从而降低了靠近sink节点的能量消耗。理论分析和仿真实验表明,该方法能够极大地延长网络的生命周期。

摘要： 根据“能量空洞”现象,分析研究无线传感网络均匀分布的能耗问题,提出了一种节点非均匀部署算法。算法的网络模型规划各个位置工作节点的分布密度相同,中继节点的密度和簇头的比例随着与sink节点距离的增大而减小,使靠近sink节点的簇规模变小。算法根据簇内节点之间剩余能量的比较,自适应选择剩余能量较多的节点作为簇头,进一步优化能耗均衡策略。仿真结果表明,算法很好地解决了无线传感网络耗均衡的问题。

摘要： 一种结合能量有效性的传感器网络覆盖空洞检测方法，包括如下步骤：传感器网络工作一个周期后，计算传感器网络中各传感器节点的剩余能量；根据剩余能量判断是否有传感器节点能量耗尽而失效：是，则计算传感器网络的探测概率，并执行步骤四；否，则返回步骤二；根据探测概率判断是否出现覆盖空洞：是，则计算覆盖空洞的位置，并执行步骤五；否，则返回步骤二；结合能量有效性对当前有效传感器节点进行筛选，删除不满足能量有效性要求的传感器节点；对满足能量有效性要求的剩余节点计算传感器网络覆盖空洞的位置。本方法在保证传感器网络能量浪费较小情况下，延长修复后网络的工作寿命，减少网络修复的代价，提高空洞检测结果对实际修复的指导意义。

摘要： 本发明提出了一种空洞卷积神经网络的激光定向能量沉淀图像识别方法。采集多幅激光定向能量沉积区域图像，人工标注每幅的熔池和微小溅射标签，进而构建训练集；搭建空洞卷积神经网络，将训练集中的图像输入至神经网络，预测熔池以及微小溅射存在值，进而结合标注构建损失函数，优化至Nash均衡，得到优化后神经网络；将待检测图像经过预处理后，通过优化后的空洞卷积神经网络预测得到待检测图像中熔池区域标签和微小溅射标签，根据待检测图像中熔池区域标签以及微小溅射标签判断待检测的激光定向能量沉积区域图像是否存在熔池区域以及微小溅射。本发明对激光定向能量沉积过程中的熔池区域和微小溅射进行识别，利于对产品制造过程的调控。

摘要： 一种结合能量有效性的传感器网络覆盖空洞检测方法，包括如下步骤：传感器网络工作一个周期后，计算传感器网络中各传感器节点的剩余能量；根据剩余能量判断是否有传感器节点能量耗尽而失效：是，则计算传感器网络的探测概率，并执行步骤四；否，则返回步骤二；根据探测概率判断是否出现覆盖空洞：是，则计算覆盖空洞的位置，并执行步骤五；否，则返回步骤二；结合能量有效性对当前有效传感器节点进行筛选，删除不满足能量有效性要求的传感器节点；对满足能量有效性要求的剩余节点计算传感器网络覆盖空洞的位置。本方法在保证传感器网络能量浪费较小情况下，延长修复后网络的工作寿命，减少网络修复的代价，提高空洞检测结果对实际修复的指导意义。

摘要： 本发明提供了一种基于能量空洞度部署中继节点的方法。该方法包括：将传感器节点随机部署在无线传感器网络中，将汇聚节点部署在无线传感器网络的边缘，传感器节点将感知的位置、初始能量及节点感知数据平均大小发送给汇聚节点；汇聚节点根据无线传感器网络的拓扑结构和各个传感器节点发送过来的位置、初始能量及节点感知数据构建分层分簇无线传感器网络模型，根据各个簇中的传感器节点分布、能量消耗和传输路径计算各个簇的能量空洞度；根据能量空洞度在各个簇中部署中继节点。本发明通过采用两次部署节点的方法，在发生能量空洞的簇中心二次部署相应数量的高能量中继节点，使得WSN中的传感器节点的能量同时耗尽，实现网络中能耗均衡。

摘要： 本发明公开了一种对抗能量空洞的传感网协作通信方法，首先将传感网的区域划分为多个同心圆环区域，相邻同心圆节点间的进行协作通信，具体包括以下步骤：首先源节点发出请求发送帧信息给目的节点；然后源节点进入监听状态，在规定时间内若收到允许发送帧信息，则源节点向目的节点发送数据帧；若没有收到允许发送帧信息，则源节点以翻倍功率继续发送请求发送帧给目的节点；若在规定时间内收到协作要求帧信息，则源节点遂向发送协作要求帧的发送节点发送数据帧，该发送节点将数据帧发送给目的节点；最后源节点转入监听状态，等待目的节点协作通信完成。采用本发明能充分有效的利用有限的计算和存储资源，更重要的是，各节点间协作通信能有效抵抗无线信道衰落的影响。

摘要： 本发明涉及电力监控系统技术领域，提供了一种电力监控系统无线终端网络能量空洞抑制方法及系统，包括：采用抑制能量空洞的簇头选举算法，在电力监控系统中的所有节点中选取出簇头；未成为簇头的节点选择一个簇头加入，并计算各节点的簇内传输优先度，根据簇内传输优先度给簇内节点分配传输顺序；其中，节点的簇内传输优先度根据节点的剩余能量、节点是否属于能量低谷区域和空洞边缘区域计算得到。实现了死亡节点的离散化和能耗均衡化，进而延长了电力监控系统无线终端网络的生命周期，提高了电力监控系统无线终端网络的数据传输能力。

摘要： 本发明提供了一种基于能量空洞度部署中继节点的方法。该方法包括：将传感器节点随机部署在无线传感器网络中，将汇聚节点部署在无线传感器网络的边缘，传感器节点将感知的位置、初始能量及节点感知数据平均大小发送给汇聚节点；汇聚节点根据无线传感器网络的拓扑结构和各个传感器节点发送过来的位置、初始能量及节点感知数据构建分层分簇无线传感器网络模型，根据各个簇中的传感器节点分布、能量消耗和传输路径计算各个簇的能量空洞度；根据能量空洞度在各个簇中部署中继节点。本发明通过采用两次部署节点的方法，在发生能量空洞的簇中心二次部署相应数量的高能量中继节点，使得WSN中的传感器节点的能量同时耗尽，实现网络中能耗均衡。

摘要： 本发明提供了一种缓解能量空洞形成的方法，包括：同时考虑网络节点的非均匀部署方式和在不同网络的需求情况，建立数学模型；基于所述数学模型利用数据包中的分片数，通过减少负荷较重节点的收发次数缓解能量空洞形成。本发明同时考虑网络节点的非均匀部署方式和在不同网络的需求情况，利用数据包中的分片数，通过减少负荷较重节点的收发次数，达到了缓解能量空洞形成的目的。

摘要： 本发明涉及路由负载分流的非均匀分簇传感器网络能量空洞避免方法。在网络初始化阶段，在对分层网络中各层簇头节点的能耗进行计算和分析的基础上，将网络各层层高取为不同值，以满足各层间的簇头节点在一个簇周期内的能耗之和相等。在簇头选举阶段，根据各层内节点的剩余能量选择一定数量的簇头。在路由负载分流阶段，让一个簇的数据发送到下一跳的簇头时，不再只发送给一个簇头，而是将数据分流到多个簇头。该方法不仅能有效均衡网络各层间簇头节点的能耗，也能有效均衡各层内各簇头节点的能耗，从而避免能量空洞现象的出现，延长网络寿命。

摘要： 本发明基于无线传感器网络节点寿命及能量空洞计算方法，所有传感器节点随机部署在sink节点的周围，并周期性将监测数据通过多跳方式发送到sink节点。本发明公开了一种无线传感器网络节点寿命及能量空洞计算方法，它涉及无线传感器网络技术领域。此计算方法包括，1、从理论上得到了网络从开始运行，然后第一个节点死亡，死亡节点不断增多，再到网络失效的整个网络生命周期中，每个节点承担的数据量、能量消耗、与生存寿命的计算方法，并给出了计算结果；2、从空间上分析给出了网络能量空洞空间位置与发展变化情况；3、依据理论分析结果，得到在最优节点发射半径r求解算法及任意网络寿命的上界与能量空洞边界计算方法。