最小能量法無線傳感器網(wǎng)絡空洞修復研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是由大量在空間中分布的具有通信及計算能力的傳感器節(jié)點以無線多跳的方式組成的一種分布式自組織網(wǎng)絡。它集成了傳感器技術、無線通信、微機電系統(tǒng)、片上系統(tǒng)和低功耗嵌入式技術等多門學科，因此近年來更是成為了學術界的研究熱點?，F(xiàn)階段，隨著科學技術的迅猛發(fā)展，傳感器的成本極大地降低之外，新的傳感器節(jié)點功能更強大、使用壽命更長，因此應用更加廣泛。目前無線傳感器網(wǎng)絡不僅應用于戰(zhàn)場監(jiān)測等軍事領域以外，還被應用于很多工業(yè)和民用領域，例如核電廠、

2、井礦等非常危險的工業(yè)環(huán)境，以及交通監(jiān)視、生態(tài)監(jiān)測、機器人學、健康監(jiān)護、家居自動化以及醫(yī)療衛(wèi)生等領域。
　　無線傳感器網(wǎng)絡涉及覆蓋控制技術、介質訪問控制技術、無線通訊技術、能量收集技術、傳感器技術、多跳自組織網(wǎng)絡的路由協(xié)議、數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)管理技術等諸多重要技術，其中覆蓋控制技術是首要面臨的問題，它反映了網(wǎng)絡對目標區(qū)域感知、監(jiān)測、監(jiān)控及采集數(shù)據(jù)的能力。良好的覆蓋技術能使得網(wǎng)絡對目標區(qū)域的監(jiān)測更加全面、準確。然而隨著網(wǎng)絡的持續(xù)運行，由于

3、節(jié)點能量耗盡或遭到破壞等各種原因的出現(xiàn)，使得網(wǎng)絡中出現(xiàn)覆蓋空洞，這極大地影響著網(wǎng)絡的服務質量，因此覆蓋空洞修復成為網(wǎng)絡中覆蓋問題的一個研究熱點。
　　近年來，針對WSN中覆蓋空洞的修復問題，研究者們提出了多種修復策略，總體來說，可以分為喚醒網(wǎng)絡中的休眠節(jié)點進行修復和利用移動節(jié)點進行修復兩類。然而這些算法都存在一些不足之處，要么由于初始休眠節(jié)點數(shù)量有限，存在一定的局限性;要么雖然能達到修復目的，但幾乎未考慮用于修復的移動節(jié)點的能耗問

4、題。
　　本文針對上述問題，提出了一種最小能耗法覆蓋空洞修復算法。算法的基本思想是，先根據(jù)一定的規(guī)則計算出需要放置移動節(jié)點的位置，每找出一個位置并不立即修復，而是設置一個虛擬移動點的標記，直至找出所有移動點的位置之后，根據(jù)最小能耗法原則支配每一個移動節(jié)點移動到指定的虛擬移動點處。為驗證算法的有效性，本文利用MATLAB仿真平臺進行實驗，最終實驗結果表明，本文算法不僅能夠有效修復覆蓋空洞，并且用于修復的移動節(jié)點能量消耗最小，因此本算