基于UAV動態(tài)特性限制的WSN分簇路由方法研究.pdf

1、上世紀90年代以來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)作為新興領(lǐng)域不斷發(fā)展，并隨著電子器件的集成化，無線傳感器的性能也有了很大的提高?？傮w來說，傳感器節(jié)點能夠感知外界環(huán)境，同時具有無線通信和運算等功能，具有體積小，能量有限，價格低廉等特點。
　　目前越來越多的研究和應(yīng)用使用無人機(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)作為移動基站對WSN進行信息采集，這是因為UAV飛行時受地

2、形的限制較小，同時可以執(zhí)行危險性高的任務(wù)，更適用于情況復(fù)雜、環(huán)境危險的WSN應(yīng)用中。UAV-WSN因為具有抗毀性強、安全易布設(shè)、成本低廉等特點，應(yīng)用前景廣泛。因此目前對UAV-WSN系統(tǒng)信息采集方面的研究主要集中在研究如何實現(xiàn)快速、高效、可靠通信的通信協(xié)議和使UAV飛行路徑最短的路徑規(guī)劃問題。這些研究中也指出分簇路由在傳感器網(wǎng)絡(luò)的可擴展性和魯棒性方面有很大優(yōu)勢，然而現(xiàn)有研究都是在理論研究層面，并沒有考慮到UAV動態(tài)特性限制和信息采集特點

3、對UAV航程和WSN路由的影響，因此存在簇頭選舉不能滿足UAV飛行的動態(tài)特性限制的問題，容易導(dǎo)致在采集數(shù)據(jù)時UAV飛行路程過長、信息采集不完全等問題，同時也增加了采集難度。
　　為了解決以上問題，本文設(shè)計提出了一種基于UAV動態(tài)特性限制的WSN分簇路由方法CR(WSN Clustering Routing Method Based on UAV Kinetic Constraints)。該方法根據(jù)UAV采集時停留在簇頭節(jié)點通信范圍

4、時間短的特點，控制了成簇的大小，并能夠根據(jù)UAV飛行特性調(diào)整簇頭的選擇，使得新的簇頭形成的路徑能夠符合UAV動態(tài)特性限制，減少UAV在信息采集過程中因為目標節(jié)點在當前位置不可達區(qū)域而造成的繞行情況，使得UAV在有限的飛行能源的限制條件下能夠順利完成任務(wù)飛回終點。同時，達到均衡網(wǎng)絡(luò)能量消耗，延長網(wǎng)絡(luò)生存時間的目標。
　　為了驗證本文提出的基于UAV動態(tài)特性限制的分簇路由方法CR的性能表現(xiàn)，本文使用仿真工具對其在不同的參數(shù)條件下進行仿