無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的三維覆蓋算法研究.pdf

1、隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的研究和應(yīng)用日益成熟，傳感技術(shù)無處不在，并在新型信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展中扮演著重要的角色，對新科技的發(fā)展起到推動作用。其中覆蓋算法作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中面臨的重要問題之一，不僅是反映整個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，其算法的優(yōu)劣關(guān)系著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能的好壞。覆蓋算法中假定了傳感器節(jié)點(diǎn)的感知范圍，可以根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同，將傳感器部署到目標(biāo)區(qū)域中，提高整個網(wǎng)絡(luò)覆蓋度，提供真實(shí)可靠的監(jiān)測信息。本文基于此對三維空間中無線

2、傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋算法展開研究。
　　首先，針對待監(jiān)測區(qū)域中不同子區(qū)域?qū)Ω采w程度的不同要求，結(jié)合虛擬勢力和區(qū)域密度，提出基于虛擬勢力和區(qū)域密度的三維覆蓋算法。設(shè)計(jì)密度相關(guān)模型，采用密度表征不同子區(qū)域的重要程度，將各節(jié)點(diǎn)與其鄰居節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互計(jì)算獲得整個區(qū)域的平均密度，并根據(jù)各節(jié)點(diǎn)所在區(qū)域的密度得到虛擬合力，從而重新調(diào)整節(jié)點(diǎn)部署范圍。
　　其次，針對三維空間下節(jié)點(diǎn)均勻部署的問題，提出了與區(qū)域劃分及虛擬力相關(guān)的三維覆蓋算法，該算法依

3、據(jù)節(jié)點(diǎn)間虛擬力及劃分區(qū)域的算法思想，在每個子區(qū)域中心引入吸引源，各節(jié)點(diǎn)受到吸引源的引力及節(jié)點(diǎn)間作用力，并在合力的作用下重新調(diào)整節(jié)點(diǎn)的位置，使節(jié)點(diǎn)均勻分布。
　　最后，針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全性及其覆蓋問題，提出基于節(jié)點(diǎn)信任度的三維覆蓋算法(簡稱NTA3D)，該算法依據(jù)虛擬力、網(wǎng)格劃分及節(jié)點(diǎn)信任度的思想，引入吸引源聯(lián)合信任度。將待監(jiān)測區(qū)域劃分成網(wǎng)格，并在每個網(wǎng)格中心部署吸引源，吸引源可以根據(jù)網(wǎng)格中的活躍節(jié)點(diǎn)計(jì)算該網(wǎng)格的聯(lián)合信任度，并

4、根據(jù)聯(lián)合信任度調(diào)度節(jié)點(diǎn)，調(diào)度結(jié)束后工作節(jié)點(diǎn)根據(jù)其所受合力的大小和方向重新部署。
　　本文針對三維環(huán)境下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的覆蓋問題，提出三種覆蓋算法，并在Matlab實(shí)驗(yàn)仿真平臺上進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，基于虛擬勢力和區(qū)域密度的三維覆蓋算法能有效提高高密度區(qū)域的覆蓋程度和整個目標(biāo)區(qū)域的覆蓋效率；與區(qū)域劃分及虛擬力相關(guān)的三維覆蓋算法能使節(jié)點(diǎn)均勻分布的基礎(chǔ)上降低網(wǎng)絡(luò)能耗；基于節(jié)點(diǎn)信任度的三維覆蓋算法能夠在保證網(wǎng)絡(luò)安全性的同時提高覆蓋率