三維無線傳感器網絡覆蓋控制及分簇路由協(xié)議的研究.pdf

1、由于無線傳感器網絡中節(jié)點的能源、計算能力和帶寬都非常有限，因此設計能夠有效節(jié)約能源、延長網絡生命周期的協(xié)議成為其研究的重點之一。從減少網絡能量消耗的角度出發(fā)，本文在三維空間上分別對無線傳感器的覆蓋控制及分簇路由協(xié)議進行了研究。在傳感器節(jié)點高密度部署的環(huán)境中，如何計算同時滿足“覆蓋要求”(工作節(jié)點必須能夠完全覆蓋監(jiān)測目標區(qū)域)和“覆蓋度”(工作節(jié)點組成的通信網對監(jiān)測區(qū)域的覆蓋性能不會降低)的最優(yōu)覆蓋集,是一個NP難問題。
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2、對具體的三維空間上無線傳感器的應用，本文設計出最優(yōu)覆蓋集的求解算法3D_OCS（Optimal Coverage Scheme of Sensor Nodes Set Selection in 3D forWSN），該算法由兩個子算法組成：三維冗余節(jié)點判定算法及節(jié)點睡眠調度算法。三維冗余節(jié)點判定算法優(yōu)化了三維空間上冗余節(jié)點的判定過程，根據此算法判斷一個節(jié)點監(jiān)測區(qū)域是否被其一個或多個鄰居所覆蓋，只需檢查監(jiān)測區(qū)域中某些點是否被覆蓋，而無需判

3、斷每一個點是否被覆蓋；節(jié)點睡眠調度算法則避免了多個節(jié)點同時進入睡眠狀態(tài)，從而解決了“盲點”問題。
　　 其次，本文提出了節(jié)能的循環(huán)分裂分簇協(xié)議ICDP（Iterative Cluster Dividing Protocol）。ICDP按輪運行，每輪分成兩個階段：拓撲結構的建立階段和穩(wěn)定的數據傳輸階段。首輪網絡拓撲結構建立階段，基站BS（Base Station）通過遞歸調用本文提出的循環(huán)分裂分簇算法（ICDA）以選舉簇頭并劃分簇

4、；其他輪的網絡拓撲結構形成階段，都不再需要重新劃分簇。固定簇的思想避免了每次建簇的開銷。拓撲結構建立階段中，還根據MTE（Minimum Transmission Energy）算法在簇頭及BS之間建立的數據傳輸主干網，既減少了直接與BS 通信的簇頭數，又大大降低了網絡中數據的傳輸量，從而有效地降低了數據傳輸的能耗。在穩(wěn)定的數據傳輸階段，簇內節(jié)點在自己的時槽內將數據發(fā)送給簇頭，簇頭節(jié)點對采集到的數據進行融合，然后將融合后的數據通過數據傳