基于圖論的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織算法研究.pdf

1、微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS，microelectronic mechanism system)、無線通信和微電子技術(shù)、面向應(yīng)用的嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)及相關(guān)的軟件技術(shù)相結(jié)合，孕育出的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正以其自身獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)和廣泛的應(yīng)用前景，成為世界各國學(xué)者研究的熱點(diǎn)。隨著數(shù)字電路、無線通信等技術(shù)的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已在許多應(yīng)用領(lǐng)域獲得越來越廣泛和深入的應(yīng)用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以使人們在任何時(shí)間、地點(diǎn)和任何環(huán)境條件下獲取大量詳實(shí)而可靠的信息，

2、為信息的收集提供了巨大的便利。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠快速部署于敵對環(huán)境和無法進(jìn)入的地形，這極大的擴(kuò)展了我們遠(yuǎn)程監(jiān)控環(huán)境的能力。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍用與民用上均具有廣泛的用途，例如戰(zhàn)場搜救、危險(xiǎn)環(huán)境操作、環(huán)境監(jiān)測、目標(biāo)跟蹤和遠(yuǎn)程感測。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)最初一般都是人為隨機(jī)布置在目標(biāo)區(qū)域。由于是隨機(jī)分配，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)集中在某一范圍內(nèi)，不能很好的監(jiān)測目標(biāo)區(qū)域。因此，如何在保證傳感器網(wǎng)絡(luò)連通性的基礎(chǔ)上使傳感器節(jié)點(diǎn)盡可能

3、的均勻的覆蓋目標(biāo)區(qū)域是目前研究的焦點(diǎn)。
　　 本文的目的是設(shè)計(jì)與驗(yàn)證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織算法。本文重點(diǎn)研究了幾個(gè)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其自組織配置有關(guān)的問題。
　　 本文基于圖論與機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)，針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式協(xié)作與多跳通信特點(diǎn)，提出了一種動(dòng)態(tài)模型。該模型用Delaunay三角剖分和Voronoi圖描述相鄰節(jié)點(diǎn)的幾何關(guān)系。模型中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的行為只與其一跳相鄰節(jié)點(diǎn)和其所處環(huán)境有關(guān)。該模型為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中各種任務(wù)的完成

4、提供了一個(gè)解決方案，例如網(wǎng)絡(luò)的自組織覆蓋，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)查詢路由，相鄰節(jié)點(diǎn)的信息共享。
　　 為解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)連接與覆蓋問題，本文提出了一種虛擬力分布式自組織算法，在虛擬力方法中引力與斥力共同作用，控制著網(wǎng)絡(luò)的自組織過程。
　　 考慮到在實(shí)際應(yīng)用場合，目標(biāo)區(qū)域并不是完全平坦無障礙的，傳感器節(jié)點(diǎn)包圍目標(biāo)時(shí)，移動(dòng)必然會(huì)受到障礙物的影響。
　　 為了更直觀的顯示節(jié)點(diǎn)避障和自組織配置，本文設(shè)計(jì)開發(fā)了傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)，通過