無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種由許多低成本、低功耗，具有感知、計算和無線通信等能力的傳感器節(jié)點通過自組織方式(Ad Hoc)組成的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)利用其傳感器節(jié)點自身攜帶的感知器件實現(xiàn)對目標(biāo)或環(huán)境的觀察與感知。覆蓋問題是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個基本問題，它決定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知范圍，將在很大程度上影響網(wǎng)絡(luò)的成本以及網(wǎng)絡(luò)在各種具體應(yīng)用中的性能，是衡量無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。
　　 傳感器節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)必須與其當(dāng)時所在的位置相關(guān)聯(lián)才

2、有意義，因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點的定位至關(guān)重要。傳感器節(jié)點的定位技術(shù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的一個主要支撐技術(shù)，是實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)眾多應(yīng)用的前提，傳感器節(jié)點的定位精度是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個關(guān)鍵性能指標(biāo)。
　　 本論文主要針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點定位算法與網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行深入地研究與探討。在傳感器節(jié)點定位算法方面，主要研究了基于無需測距技術(shù)的定位算法；在網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化技術(shù)方面，分別對動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋優(yōu)化技術(shù)和靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)

3、的覆蓋優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了研究。本文的主要工作歸納如下：
　　 (1)研究了無需測距技術(shù)的傳感器節(jié)點定位算法，提出了一種基于累計觀測值的AO-MCL定位算法。傳統(tǒng)Monte Carlo定位算法只適合動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點定位，不適合靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點定位。本文提出的AO-MCL定位算法是一種給靜態(tài)傳感器節(jié)點增加虛擬運動，并利用移動錨節(jié)點周期性發(fā)布實時位置信息，傳感器節(jié)點利用所有接收到的錨位置信息進(jìn)行自定位的Monte Carlo定位算

4、法。仿真實驗表明，與傳統(tǒng)的Monte Carlo定位算法相比，AO-MCL定位算法在定位精度上有明顯的提高。
　　 (2)研究了利用傳感器節(jié)點移動能力的覆蓋優(yōu)化技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過初始隨機部署后，利用其傳感器節(jié)點的移動能力可以優(yōu)化其覆蓋質(zhì)量。論文首先針對傳感器節(jié)點的運動模型為跳躍式運動模型提出了一種使用遺傳算法的二次部署算法來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點的最優(yōu)的部署位置已知時，論文又提出了一種基于人工免疫算法的二次

5、部署算法來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量。但這兩種算法都屬于集中式算法，存在集中式算法不可避免的缺點，因此，論文又提出了一種基于協(xié)同進(jìn)化計算的二次優(yōu)化部署算法來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量。仿真實驗表明，論文提出的3種算法都能有效地提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量。
　　 (3)研究了靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋優(yōu)化問題。通過散播方式部署的靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，為達(dá)到一定的覆蓋質(zhì)量，通常都是密集部署的，因此，網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點的覆蓋區(qū)域會產(chǎn)生大量的重疊，通過將傳感器節(jié)點組