障礙物遮擋環(huán)境下的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署算法研究.pdf

1、如何有效的部署節(jié)點(diǎn)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須要解決的關(guān)鍵問題之一，它關(guān)系到是否可以有效感知所關(guān)心的區(qū)域、部署成本高低和如何避免覆蓋盲區(qū)等重要問題。節(jié)點(diǎn)部署算法的好壞直接影響著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率、服務(wù)質(zhì)量和生命周期。目前大多數(shù)的節(jié)點(diǎn)部署研究都是考慮理想環(huán)境的情況，然而在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，目標(biāo)監(jiān)測(cè)環(huán)境可能含有形狀各異的障礙物。障礙物的存在會(huì)影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信成功率和服務(wù)質(zhì)量，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲谐霈F(xiàn)空洞問題。針對(duì)含有障礙物環(huán)境中無線傳

2、感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)部署問題，構(gòu)建異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，將能量高的節(jié)點(diǎn)作為簇首，確定普通節(jié)點(diǎn)和簇首節(jié)點(diǎn)的位置和數(shù)量，從而提高覆蓋率、節(jié)約部署成本，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。本研究主要工作和貢獻(xiàn)如下：
　?。?）針對(duì)障礙物遮擋環(huán)境下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)普通節(jié)點(diǎn)的部署問題，將網(wǎng)絡(luò)的覆蓋問題抽象成圓覆蓋問題，提出一種基于六邊形蜂窩網(wǎng)格的確定性節(jié)點(diǎn)部署算法，利用計(jì)算幾何的方法確定并修復(fù)覆蓋空洞，通過新增節(jié)點(diǎn)的部署，使得節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)監(jiān)測(cè)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)完全覆蓋。仿真結(jié)果表明，

3、在對(duì)目標(biāo)監(jiān)測(cè)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)全覆蓋的情況下，算法所需要的節(jié)點(diǎn)數(shù)比其他方法更少，有效的節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)的部署成本。
　?。?）針對(duì)障礙物遮擋環(huán)境下的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簇首節(jié)點(diǎn)部署問題，提出一種基于改進(jìn)的模糊C-均值聚類算法（Fuzzy C-Mean，F(xiàn)CM）和模擬遺傳退火算法（SAGA，Simulated Annealing Genetic Algorithm）的簇首部署FSAG策略。利用SAGA在種群中查找最優(yōu)個(gè)體作為初始聚類中心，再利用基于密度函