基于UAV動(dòng)態(tài)特性限制的WSN分簇路由方法研究.pdf

1、上世紀(jì)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(diǎn)能夠感知外界環(huán)境，同時(shí)具有無線通信和運(yùn)算等功能，具有體積小，能量有限，價(jià)格低廉等特點(diǎn)。
　　目前越來越多的研究和應(yīng)用使用無人機(jī)(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)作為移動(dòng)基站對(duì)WSN進(jìn)行信息采集，這是因?yàn)閁AV飛行時(shí)受地

2、形的限制較小，同時(shí)可以執(zhí)行危險(xiǎn)性高的任務(wù)，更適用于情況復(fù)雜、環(huán)境危險(xiǎn)的WSN應(yīng)用中。UAV-WSN因?yàn)榫哂锌箽詮?qiáng)、安全易布設(shè)、成本低廉等特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣泛。因此目前對(duì)UAV-WSN系統(tǒng)信息采集方面的研究主要集中在研究如何實(shí)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(kuò)展性和魯棒性方面有很大優(yōu)勢(shì)，然而現(xiàn)有研究都是在理論研究層面，并沒有考慮到UAV動(dòng)態(tài)特性限制和信息采集特點(diǎn)

3、對(duì)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(dòng)態(tài)特性限制的問題，容易導(dǎo)致在采集數(shù)據(jù)時(shí)UAV飛行路程過長(zhǎng)、信息采集不完全等問題，同時(shí)也增加了采集難度。
　　為了解決以上問題，本文設(shè)計(jì)提出了一種基于UAV動(dòng)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(shí)停留在簇頭節(jié)點(diǎn)通信范圍

4、時(shí)間短的特點(diǎn)，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(dòng)態(tài)特性限制，減少UAV在信息采集過程中因?yàn)槟繕?biāo)節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前位置不可達(dá)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(diǎn)。同時(shí)，達(dá)到均衡網(wǎng)絡(luò)能量消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間的目標(biāo)。
　　為了驗(yàn)證本文提出的基于UAV動(dòng)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(duì)其在不同的參數(shù)條件下進(jìn)行仿