面向移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的三維覆蓋控制方法研究.pdf

1、20世紀(jì)90年代末期提出的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSNs)技術(shù)被預(yù)測(cè)為將會(huì)改變世界的重要新技術(shù),成為目前11r領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)之一。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以其自組織性、動(dòng)態(tài)性、可靠性和以數(shù)據(jù)為中心等特征,被廣泛應(yīng)用于國(guó)防、工業(yè)、醫(yī)療、家居等領(lǐng)域,并將逐漸深入到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。
　　 節(jié)點(diǎn)覆蓋問(wèn)題是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)問(wèn)題,影響著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。三維WSNs的覆蓋控制無(wú)法通過(guò)對(duì)現(xiàn)有成熟的

2、二維覆蓋方法進(jìn)行擴(kuò)維實(shí)現(xiàn),是研究覆蓋問(wèn)題的一個(gè)難點(diǎn)。本文概述了三維覆蓋控制問(wèn)題的研究進(jìn)展,綜述了現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外三維覆蓋控制方法,并對(duì)這些方法進(jìn)行了比較分析。在此基礎(chǔ)上,研究了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)以及對(duì)覆蓋控制的環(huán)境要求,提出了三種面向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的三維傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制算法。三種算法說(shuō)明如下:
　　 1、針對(duì)簇首節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選取帶來(lái)的能耗不均衡問(wèn)題,提出了一種能量有效的三維傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制方法。按照節(jié)點(diǎn)剩余可用能量、與鄰節(jié)點(diǎn)的距離以及連通度三

3、項(xiàng)的組合加權(quán)項(xiàng)大小來(lái)確定簇首節(jié)點(diǎn),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行能量有效的深度調(diào)度,實(shí)現(xiàn)三維覆蓋控制,并研究了節(jié)點(diǎn)可移動(dòng)情況下的該算法應(yīng)用情況。
　　 2、針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)存在覆蓋盲區(qū)以及節(jié)點(diǎn)冗余問(wèn)題,提出了一種基于區(qū)域分割的三維傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制方法。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)密度的不同,采用覆蓋球體內(nèi)接正方體或外切立方體的方式對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行分割,實(shí)現(xiàn)三維覆蓋控制,并驗(yàn)證了該覆蓋算法同樣適用于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。
　　 3、針對(duì)覆蓋算法難以收斂到最優(yōu)的問(wèn)題

4、,提出了一種基于改進(jìn)粒子群遺傳算法的三維傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制方法。對(duì)粒子群算法進(jìn)行并行化處理,并且與傳統(tǒng)遺傳算法相結(jié)合,應(yīng)用節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)模型以實(shí)現(xiàn)覆蓋控制,該方法對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的配置可達(dá)到同樣的效果。
　　 最后,在Matlab7.1與VC平臺(tái)上對(duì)算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,基于組合加權(quán)分簇的三維傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制方法在保證覆蓋度和連通度的前提下,降低了節(jié)點(diǎn)能耗,均衡了網(wǎng)絡(luò)能量,延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間；基于區(qū)域分割的三維傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋