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无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,能够协作地完成实时监测、感知和采集监测对象的信息,并对其进行处理,传送到需要信息的用户。传感器网络由部署在监测区域内的大量的传感器节点组成。由于传感器节点的计算能力、存储能力和通信能力非常有限,因此需要与距离较远的基站进行频繁通信。由时间衡量的网络生存时间——网络中所有节点的能量被耗尽或不再提供有效的事件检测,直接影响网络的有效性。而传感器节点通常由能量有限的电池供电,因此能量起了极为重要的作用。如何设计专门的算法和协议来更好的节省能量消耗成为研究的热点问题。 传感器网络中节点的密度比较大(能达到20个/m~3),使得邻居节点间有较高的重叠感知区域。并且邻居传感器节点产生的数据信号有较大的相关性,即对同一个事件有多个节点对此产生相同的数据。而终端使用者并不需要来自所有节点的(冗余)数据,并且当它们与基站通信时将会引起冲突,造成能量的不必要的浪费。 节省能量的一种有效的方法就是动态管理节点的工作状态,即间歇的调度一些节点进入睡眠状态,一些节点处于活动状态提供持续的服务。为了设计这样的机制,必须考虑以下的问题:1.每个节点应该遵循什么准则来决定进入睡眠状态?2.节点何时做出决定?3.传感器节点维持睡眠状态多长时间? 本文使用覆盖范围的思想,即调度节点后应保证对网络的完全覆盖,提出了基于Voronoi图的冗余节点的检测方法以及节点的调度算法。检测算法首先根据传感器节点的位置将传感器网络构成一个Voronoi图,然后基于Voronoi图根据节点的感知范围,判断该节点是否为冗余节点。这种方法只需要检测对某节点的邻居节点间构成的外接圆圆心的覆盖问题,即Voronoi顶点的覆盖,而不需要估计其邻居节点的覆盖范围,由面覆盖问题转化为点覆盖问题使计算复杂度降低。 此外,网络中的有些节点,对于维护网络的性能起着至关重要的作用,如果使这些节点睡眠,会影响到网络的性能,有时甚至使网络不能正常工作。例如在实际网络中,考虑到障碍物的存在,会使网络中形成许多“洞”(hole),洞的边