無線傳感器網(wǎng)絡動態(tài)覆蓋算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是由大量隨機部署在監(jiān)測區(qū)域的微小傳感器節(jié)點通過無線通信、自組織方式構成的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng),一般用于對人類無法到達的區(qū)域或環(huán)境進行監(jiān)測,并將采集的信息傳送給遠方的監(jiān)測者,由檢測者根據(jù)得到的信息進行分析,從而了解監(jiān)測區(qū)域或環(huán)境的情況。無線傳感器網(wǎng)絡在科研、民用和軍事等領域有著廣泛的應用前景。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點能量有限、不能補充的特點,使得如何高效地利用節(jié)點能量成為無線傳感器研究的重要目標。在實際應用中,為了增強無

2、線傳感器網(wǎng)絡的監(jiān)測質量和提高網(wǎng)絡可靠性,通常將傳感器節(jié)點大規(guī)模、高密度地部署在感興趣的目標區(qū)域內,這就導致網(wǎng)絡中大量節(jié)點的覆蓋區(qū)域相互交迭。這種冗余覆蓋直接導致采集、傳輸數(shù)據(jù)的冗余,從而導致不必要的能量消耗,縮短了網(wǎng)絡生命周期。動態(tài)覆蓋問題就是在這種情況下,通過對節(jié)點的活動進行精心調度,讓冗余節(jié)點交替工作,可以利用這種節(jié)點部署的冗余性有效地延長無線傳感器網(wǎng)絡的生存時間。如何在節(jié)點能量有限、生存時間較短的情況下,利用節(jié)點部署的內在冗余特性

3、,延長網(wǎng)絡生存時間,是無線傳感器網(wǎng)絡設計中的一個重要挑戰(zhàn),也是無線傳感器網(wǎng)絡研究的一個重要內容。
　　 在分析大量覆蓋問題的基礎上,本文提出一種基于位置信息以及虛擬網(wǎng)絡的劃分的覆蓋模型MLVG,以及基于MLVG的動態(tài)覆蓋算法,取得較好效果。
　　 MLVG模型通過將探測區(qū)域劃分成有規(guī)律的虛擬網(wǎng)絡,并對網(wǎng)絡編號,使每個網(wǎng)格與惟一的數(shù)字編碼一一對應。從而使每個傳感器節(jié)點的探測區(qū)域可以用一串數(shù)字來表示,將區(qū)域覆蓋問題演化成集合

4、覆蓋的問題。
　　 基于MLVG模型的動態(tài)覆蓋算法就是在MLVG模型的基礎上,提出來的傳感器網(wǎng)絡的隨機部署下的分布式規(guī)劃算法。該算法要通過輪換“活躍”和“休眠”節(jié)點來延長網(wǎng)絡的生存時間。算法建立過程中利用“加鎖”機制來避免分布式算法的無限迭代及死鎖現(xiàn)象,并且考慮了節(jié)點剩余能量因素從而使節(jié)點生存時間均衡。最后對算法進行了模擬仿真實驗,實驗結果表明,在保證網(wǎng)絡覆蓋質量的前提下,本文提出的算法在一次拓撲結構的形成過程中需要較少的網(wǎng)絡節(jié)