無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)部署相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSNs）因?yàn)槠鋺?yīng)用廣泛實(shí)用性高，己成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的一個(gè)熱點(diǎn)。傳感器網(wǎng)絡(luò)一般是大規(guī)模部署在無人區(qū)或者環(huán)境比較惡劣的區(qū)域，節(jié)點(diǎn)是通過飛機(jī)隨機(jī)拋撒到目標(biāo)區(qū)域，且節(jié)點(diǎn)靠電池供電，人為不能更新電池，所以能量十分有限。因此，如何盡量延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的使用壽命，提高節(jié)點(diǎn)的能量利用率，一直是研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重中之重，而節(jié)點(diǎn)部署是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，是開展后續(xù)監(jiān)測(cè)任務(wù)的前提保證。本文研

2、究的重點(diǎn)是在提高能量使用效率的前提下，節(jié)點(diǎn)的部署策略，主要包括靜態(tài)傳感器網(wǎng)絡(luò)的基于最小覆蓋集的部署策略和初始部署時(shí)加入一定比例的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)來修復(fù)漏洞的策略。
　　因?yàn)楣?jié)點(diǎn)在初始部署時(shí)，是大量的拋撒到目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的，如果把所有節(jié)點(diǎn)都加入到網(wǎng)絡(luò)中，將會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)通信很復(fù)雜，收集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在大量的冗余，數(shù)據(jù)融合難度加大，節(jié)點(diǎn)能量消耗增大，這些都是不必要的，不但對(duì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)沒有什么用處，且還增大了網(wǎng)絡(luò)難度和能量消耗，是不可取的。因此，本文提出

3、了一種基于最小覆蓋集的靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋策略，稱為MCS-GAA(the greedy approximation algorithm based on minimalcover set)算法。該算法借鑒了陸克中等人提出的GA(the greedyapproximation)算法，并同時(shí)考慮了節(jié)點(diǎn)的剩余能量和同時(shí)覆蓋兩個(gè)交點(diǎn)的情況，節(jié)點(diǎn)逐個(gè)加入到覆蓋集，每次選擇加入覆蓋集的節(jié)點(diǎn)都是當(dāng)前情況下最優(yōu)的節(jié)點(diǎn)，所以是一種近似貪婪算法。為了

4、評(píng)估MCS-GAA算法的性能，本文將其與CVT(centralized Voronoi tessellation)算法和GA算法在MATLAB平臺(tái)上進(jìn)行了仿真比較。仿真結(jié)果表明，MSC-GAA算法在覆蓋集的大小和網(wǎng)絡(luò)覆蓋冗余度等方面都優(yōu)于其他兩種算法。
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行一段時(shí)間之后，由于節(jié)點(diǎn)能量耗盡或者環(huán)境破壞等原因，不斷會(huì)出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)死亡的現(xiàn)象，網(wǎng)絡(luò)中就會(huì)出現(xiàn)覆蓋漏洞。本文針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的漏洞，提出了一種基于模糊邏輯的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)

5、漏洞修復(fù)策略，稱為FEHRA(based on fuzzy logic energy efficient hole repair algorithm)算法。該策略包含2個(gè)步驟:1）首先用處于休眠狀態(tài)的靜態(tài)節(jié)點(diǎn)去修復(fù)漏洞，如果漏洞區(qū)域內(nèi)的休眠的靜態(tài)節(jié)點(diǎn)可以修復(fù)漏洞的面積大于等于節(jié)點(diǎn)感知范圍的一半，則喚醒休眠節(jié)點(diǎn)，修復(fù)漏洞，并更新漏洞區(qū)域，依次判斷漏洞區(qū)域內(nèi)的所有處于休眠狀態(tài)的靜態(tài)節(jié)點(diǎn);2）所有漏洞區(qū)域內(nèi)的靜態(tài)節(jié)點(diǎn)依次判斷完后，余下的漏洞面

6、積用移動(dòng)節(jié)點(diǎn)來修復(fù)，在選擇用哪個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)來修復(fù)漏洞時(shí)，設(shè)計(jì)出了一種基于模糊邏輯的策略，考慮移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的剩余能量、距離漏洞的長(zhǎng)度和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的密度三方面綜合，定義了隸屬度函數(shù)和規(guī)則表，選出最優(yōu)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)來修復(fù)漏洞。為了評(píng)估FEHRA算法的性能，本文將其與DCM(dynamic coverage maintenance)算法和FSHC(fuzzy basedself-healing coverage scheme)算法進(jìn)行了比較。仿真結(jié)果表明，