面向節(jié)能的無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋算法研究.pdf

1、由于在諸多領域具有廣泛應用價值和自身的獨特優(yōu)勢，無線傳感器網(wǎng)絡在國內(nèi)外備受關注。無線傳感器網(wǎng)絡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)點組成的以數(shù)據(jù)為中心的無線自組網(wǎng)絡，其目的是協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)中各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并發(fā)送給用戶。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡在軍事、環(huán)境科學、醫(yī)療健康等領域都有著廣闊應用前景，但由于其涉及多個學科和領域，存在著一些亟待解決的問題。無線傳感器網(wǎng)絡能否有效覆蓋被監(jiān)測

2、區(qū)域是基礎性研究問題之一。針對該問題，本文研究了無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點覆蓋問題，考慮到節(jié)點能源有限的特點，本文著重考慮傳感器網(wǎng)絡中節(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)絡覆蓋的相關研究進展，并對其進行了分類，進而針對各類算法中的典型覆蓋算法進行了研究，分析總結各種算法的優(yōu)缺點。
　　 然后，采用幾何的方法，將節(jié)點部署區(qū)域簡化為矩陣形式，提出了基于矩陣的傳感器網(wǎng)絡覆蓋算法。算法在每個矩陣點上部署一個傳感

3、器節(jié)點，嘗試刪除每一個節(jié)點并評價區(qū)域是否保持覆蓋，從而找出休眠節(jié)點，并休眠冗余節(jié)點。為了有效評估算法性能，本文提出了能耗率和覆蓋率兩個指標對算法性能進行了分析。實驗結果表明，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)點能量。
　　 考慮到傳感器網(wǎng)絡的隨機部署特點，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)絡覆蓋的前提下，通過休眠冗余節(jié)點提高網(wǎng)絡生存時間。模擬實驗結果表明，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)點能量，延長網(wǎng)絡生存時間。
　　 前述覆蓋算法都依賴于GPS、有向天線等基礎設施或定位機制，以使節(jié)點獲得其地理位置信息。為了進一步降低節(jié)點使用成本，本文提出了一種與節(jié)點位置無關的基于剩余能量的節(jié)點覆蓋算法。在該算法中，節(jié)點與鄰居節(jié)點通過交換信息和能量大小競選工作節(jié)點，能量最大的節(jié)點保持工作狀態(tài)，其他節(jié)點關閉休眠。模擬實驗結果表明，該算法具有高質(zhì)量的覆蓋率和良好的能耗節(jié)約率。