面向節(jié)能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋算法研究.pdf

1、由于在諸多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用價(jià)值和自身的獨(dú)特優(yōu)勢，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在國內(nèi)外備受關(guān)注。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種由大量的集成傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和短距離無線通訊模塊的節(jié)點(diǎn)組成的以數(shù)據(jù)為中心的無線自組網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)中各種環(huán)境或監(jiān)測對(duì)象的信息，并發(fā)送給用戶。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)療健康等領(lǐng)域都有著廣闊應(yīng)用前景，但由于其涉及多個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域，存在著一些亟待解決的問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能否有效覆蓋被監(jiān)測

2、區(qū)域是基礎(chǔ)性研究問題之一。針對(duì)該問題，本文研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)覆蓋問題，考慮到節(jié)點(diǎn)能源有限的特點(diǎn)，本文著重考慮傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)能覆蓋問題。
　　 論文首先綜述了目前國內(nèi)外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋的相關(guān)研究進(jìn)展，并對(duì)其進(jìn)行了分類，進(jìn)而針對(duì)各類算法中的典型覆蓋算法進(jìn)行了研究，分析總結(jié)各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　 然后，采用幾何的方法，將節(jié)點(diǎn)部署區(qū)域簡化為矩陣形式，提出了基于矩陣的傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋算法。算法在每個(gè)矩陣點(diǎn)上部署一個(gè)傳感

3、器節(jié)點(diǎn)，嘗試刪除每一個(gè)節(jié)點(diǎn)并評(píng)價(jià)區(qū)域是否保持覆蓋，從而找出休眠節(jié)點(diǎn)，并休眠冗余節(jié)點(diǎn)。為了有效評(píng)估算法性能，本文提出了能耗率和覆蓋率兩個(gè)指標(biāo)對(duì)算法性能進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提出算法的覆蓋率比普通圓周覆蓋覆蓋算法更高，并能有效節(jié)約節(jié)點(diǎn)能量。
　　 考慮到傳感器網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)部署特點(diǎn)，本文提出了一種節(jié)能的自調(diào)節(jié)圓周覆蓋算法。算法基本思想是，基于圓周覆蓋算法，在保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋的前提下，通過休眠冗余節(jié)點(diǎn)提高網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，S

4、CCP在覆蓋率性能方面與圓周覆蓋算法類似，但能有效節(jié)約節(jié)點(diǎn)能量，延長網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。
　　 前述覆蓋算法都依賴于GPS、有向天線等基礎(chǔ)設(shè)施或定位機(jī)制，以使節(jié)點(diǎn)獲得其地理位置信息。為了進(jìn)一步降低節(jié)點(diǎn)使用成本，本文提出了一種與節(jié)點(diǎn)位置無關(guān)的基于剩余能量的節(jié)點(diǎn)覆蓋算法。在該算法中，節(jié)點(diǎn)與鄰居節(jié)點(diǎn)通過交換信息和能量大小競選工作節(jié)點(diǎn)，能量最大的節(jié)點(diǎn)保持工作狀態(tài)，其他節(jié)點(diǎn)關(guān)閉休眠。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法具有高質(zhì)量的覆蓋率和良好的能耗節(jié)約率。