最小能量法無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)空洞修復(fù)研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量在空間中分布的具有通信及計(jì)算能力的傳感器節(jié)點(diǎn)以無(wú)線多跳的方式組成的一種分布式自組織網(wǎng)絡(luò)。它集成了傳感器技術(shù)、無(wú)線通信、微機(jī)電系統(tǒng)、片上系統(tǒng)和低功耗嵌入式技術(shù)等多門學(xué)科，因此近年來(lái)更是成為了學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)階段，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳感器的成本極大地降低之外，新的傳感器節(jié)點(diǎn)功能更強(qiáng)大、使用壽命更長(zhǎng)，因此應(yīng)用更加廣泛。目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)不僅應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等軍事領(lǐng)域以外，還被應(yīng)用于很多工業(yè)和民用領(lǐng)域，例如核電廠、

2、井礦等非常危險(xiǎn)的工業(yè)環(huán)境，以及交通監(jiān)視、生態(tài)監(jiān)測(cè)、機(jī)器人學(xué)、健康監(jiān)護(hù)、家居自動(dòng)化以及醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。
　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)涉及覆蓋控制技術(shù)、介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù)、無(wú)線通訊技術(shù)、能量收集技術(shù)、傳感器技術(shù)、多跳自組織網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議、數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)管理技術(shù)等諸多重要技術(shù)，其中覆蓋控制技術(shù)是首要面臨的問(wèn)題，它反映了網(wǎng)絡(luò)對(duì)目標(biāo)區(qū)域感知、監(jiān)測(cè)、監(jiān)控及采集數(shù)據(jù)的能力。良好的覆蓋技術(shù)能使得網(wǎng)絡(luò)對(duì)目標(biāo)區(qū)域的監(jiān)測(cè)更加全面、準(zhǔn)確。然而隨著網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)運(yùn)行，由于

3、節(jié)點(diǎn)能量耗盡或遭到破壞等各種原因的出現(xiàn)，使得網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)覆蓋空洞，這極大地影響著網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量，因此覆蓋空洞修復(fù)成為網(wǎng)絡(luò)中覆蓋問(wèn)題的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　近年來(lái)，針對(duì)WSN中覆蓋空洞的修復(fù)問(wèn)題，研究者們提出了多種修復(fù)策略，總體來(lái)說(shuō)，可以分為喚醒網(wǎng)絡(luò)中的休眠節(jié)點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)和利用移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)兩類。然而這些算法都存在一些不足之處，要么由于初始休眠節(jié)點(diǎn)數(shù)量有限，存在一定的局限性;要么雖然能達(dá)到修復(fù)目的，但幾乎未考慮用于修復(fù)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的能耗問(wèn)

4、題。
　　本文針對(duì)上述問(wèn)題，提出了一種最小能耗法覆蓋空洞修復(fù)算法。算法的基本思想是，先根據(jù)一定的規(guī)則計(jì)算出需要放置移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置，每找出一個(gè)位置并不立即修復(fù)，而是設(shè)置一個(gè)虛擬移動(dòng)點(diǎn)的標(biāo)記，直至找出所有移動(dòng)點(diǎn)的位置之后，根據(jù)最小能耗法原則支配每一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到指定的虛擬移動(dòng)點(diǎn)處。為驗(yàn)證算法的有效性，本文利用MATLAB仿真平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文算法不僅能夠有效修復(fù)覆蓋空洞，并且用于修復(fù)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)能量消耗最小，因此本算