WSN中分布式柵欄覆蓋算法的研究與設(shè)計.pdf

1、柵欄覆蓋（Barrier Coverage）是指在一個帶狀的區(qū)域內(nèi)將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點隨機布署下去，節(jié)點通過自組織形成一個帶狀的覆蓋網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)有目標(biāo)事件穿越該區(qū)域時，能及時感知事件的發(fā)生，這樣的帶狀覆蓋就稱作柵欄覆蓋。柵欄覆蓋被廣泛應(yīng)用于入侵監(jiān)測、安防監(jiān)控等領(lǐng)域，具有重要的理論研究價值和廣闊的應(yīng)用前景。
　　要構(gòu)建好這樣的帶狀覆蓋區(qū)域，需要先解決兩個核心問題。一是柵欄覆蓋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的成本問題，即如何以最少的節(jié)點來構(gòu)成即保證感知可靠，又

2、能具有滿足需要的靈敏度的柵欄覆蓋區(qū)域，這涉及到處于工作狀態(tài)的節(jié)點數(shù)以及節(jié)點與節(jié)點之間傳遞的信息量。二是要考慮柵欄覆蓋區(qū)域的生存時間，整個覆蓋區(qū)域不能因為單個或者少量節(jié)點的死亡而陷入癱瘓，通過合理的設(shè)計使得網(wǎng)絡(luò)能夠達到較長的生存時間。
　　本文提出了一種分布式柵欄覆蓋算法 DBCA，能夠有效地解決構(gòu)建柵欄覆蓋網(wǎng)絡(luò)的這兩個核心問題。該分布式算法包括兩個子算法，第一個是K-HOP Clustering算法，該子算法使用分簇的方式，將整個

3、大型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分為一個個的簇結(jié)構(gòu)。第二個是PSCA簇內(nèi)路徑選擇算法，該子算法是一種改進后的加權(quán)最小成本最大流算法，在第一個分簇階段完成后，對于每一個簇結(jié)構(gòu)，根據(jù)節(jié)點鄰居表信息構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)流圖，執(zhí)行算法找到最優(yōu)節(jié)點集，形成柵欄覆蓋網(wǎng)絡(luò)。
　　仿真結(jié)果表明，本論文所提出的分布式柵欄覆蓋算法DBCA能夠有效減少網(wǎng)絡(luò)布署的節(jié)點數(shù)以及傳輸?shù)男畔⒘?，在布署?jié)點達到700時，DBCA算法比ONSA算法、LBCP算法傳輸?shù)男畔⒘繙p少25％、41.6%，