三維無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制及分簇路由協(xié)議的研究.pdf

1、由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能源、計(jì)算能力和帶寬都非常有限，因此設(shè)計(jì)能夠有效節(jié)約能源、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期的協(xié)議成為其研究的重點(diǎn)之一。從減少網(wǎng)絡(luò)能量消耗的角度出發(fā)，本文在三維空間上分別對(duì)無線傳感器的覆蓋控制及分簇路由協(xié)議進(jìn)行了研究。在傳感器節(jié)點(diǎn)高密度部署的環(huán)境中，如何計(jì)算同時(shí)滿足“覆蓋要求”(工作節(jié)點(diǎn)必須能夠完全覆蓋監(jiān)測(cè)目標(biāo)區(qū)域)和“覆蓋度”(工作節(jié)點(diǎn)組成的通信網(wǎng)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的覆蓋性能不會(huì)降低)的最優(yōu)覆蓋集,是一個(gè)NP難問題。
　　 針

2、對(duì)具體的三維空間上無線傳感器的應(yīng)用，本文設(shè)計(jì)出最優(yōu)覆蓋集的求解算法3D_OCS（Optimal Coverage Scheme of Sensor Nodes Set Selection in 3D forWSN），該算法由兩個(gè)子算法組成：三維冗余節(jié)點(diǎn)判定算法及節(jié)點(diǎn)睡眠調(diào)度算法。三維冗余節(jié)點(diǎn)判定算法優(yōu)化了三維空間上冗余節(jié)點(diǎn)的判定過程，根據(jù)此算法判斷一個(gè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域是否被其一個(gè)或多個(gè)鄰居所覆蓋，只需檢查監(jiān)測(cè)區(qū)域中某些點(diǎn)是否被覆蓋，而無需判

3、斷每一個(gè)點(diǎn)是否被覆蓋；節(jié)點(diǎn)睡眠調(diào)度算法則避免了多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，從而解決了“盲點(diǎn)”問題。
　　 其次，本文提出了節(jié)能的循環(huán)分裂分簇協(xié)議ICDP（Iterative Cluster Dividing Protocol）。ICDP按輪運(yùn)行，每輪分成兩個(gè)階段：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的建立階段和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸階段。首輪網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立階段，基站BS（Base Station）通過遞歸調(diào)用本文提出的循環(huán)分裂分簇算法（ICDA）以選舉簇頭并劃分簇

4、；其他輪的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成階段，都不再需要重新劃分簇。固定簇的思想避免了每次建簇的開銷。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立階段中，還根據(jù)MTE（Minimum Transmission Energy）算法在簇頭及BS之間建立的數(shù)據(jù)傳輸主干網(wǎng)，既減少了直接與BS 通信的簇頭數(shù)，又大大降低了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸量，從而有效地降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芎?。在穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸階段，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)在自己的時(shí)槽內(nèi)將數(shù)據(jù)發(fā)送給簇頭，簇頭節(jié)點(diǎn)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，然后將融合后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳