基于能量效率的WSN覆蓋技術(shù)研究.pdf

1、覆蓋和能量有效性問(wèn)題始終是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSN)研究中的核心問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)覆蓋率與網(wǎng)絡(luò)能耗是一對(duì)矛盾。為了保證足夠的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，工作節(jié)點(diǎn)的數(shù)目必須足夠大;為了節(jié)約能量，工作節(jié)點(diǎn)數(shù)目必須盡量小。因此，如何有效利用有限的能量保證監(jiān)測(cè)區(qū)域的覆蓋率是一個(gè)難題。
　　本文研究了基于能量效率的WSN覆蓋問(wèn)題，介紹了WSN及其覆蓋問(wèn)題的定義、分類(lèi)及研究現(xiàn)狀，分析了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有覆蓋算法的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基

2、礎(chǔ)上針對(duì)同構(gòu)節(jié)點(diǎn)組成的WSN的覆蓋問(wèn)題提出了一種多目標(biāo)優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)節(jié)能覆蓋;針對(duì)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)工作半徑（包括感知半徑和通信半徑）可變的特點(diǎn)提出了一種基于Voronoi圖的節(jié)點(diǎn)工作半徑控制方法，并結(jié)合多目標(biāo)粒子群優(yōu)化(Multi-Objective Particle Swarm Optimization，MOPSO)算法和Voronoi圖法提出了一種DMOPSO-V算法，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)組成的WSN的節(jié)能覆蓋。所做的主要工作為:
　　(1)研

3、究了同構(gòu)節(jié)點(diǎn)組成的WSN的節(jié)能覆蓋問(wèn)題。針對(duì)常規(guī)二進(jìn)制編碼規(guī)則對(duì)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)編碼時(shí)存在的不足，提出了一種改進(jìn)的分組二進(jìn)制編碼。采用一種多目標(biāo)覆蓋模型對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行節(jié)能覆蓋控制。提出了一種改進(jìn)的離散多目標(biāo)粒子群優(yōu)化(DMOPSO)算法對(duì)該多目標(biāo)覆蓋問(wèn)題進(jìn)行了優(yōu)化求解。分析和驗(yàn)證了參數(shù)對(duì)DMOPSO算法優(yōu)化效果的影響。仿真實(shí)驗(yàn)表明，DMOPSO算法在保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋率的同時(shí)能夠有效地降低節(jié)點(diǎn)使用率，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)能量。
　　(2)研究了異構(gòu)

4、節(jié)點(diǎn)組成的WSN的節(jié)能覆蓋問(wèn)題。分析了網(wǎng)絡(luò)能耗的影響因素，結(jié)果顯示，網(wǎng)絡(luò)能耗主要與兩個(gè)因素有關(guān):節(jié)點(diǎn)工作半徑和工作節(jié)點(diǎn)數(shù)目。節(jié)點(diǎn)工作半徑越小，則單個(gè)節(jié)點(diǎn)的能耗越低;工作節(jié)點(diǎn)數(shù)目越少，則網(wǎng)絡(luò)總能耗越低。本文提出了一種基于Voronoi圖的節(jié)點(diǎn)工作半徑控制方法，為節(jié)點(diǎn)設(shè)定合適的工作半徑，使單個(gè)節(jié)點(diǎn)的能耗達(dá)到最低。分析了MOPSO算法和Voronoi圖法在研究WSN覆蓋問(wèn)題時(shí)的優(yōu)點(diǎn)與不足，提出了一種MOPSO算法與Voronoi圖聯(lián)合控制算法