最小能量法无线传感器网络空洞修复研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:hyhf_lwh
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无线传感器网络是由大量在空间中分布的具有通信及计算能力的传感器节点以无线多跳的方式组成的一种分布式自组织网络。它集成了传感器技术、无线通信、微机电系统、片上系统和低功耗嵌入式技术等多门学科,因此近年来更是成为了学术界的研究热点。现阶段,随着科学技术的迅猛发展,传感器的成本极大地降低之外,新的传感器节点功能更强大、使用寿命更长,因此应用更加广泛。目前无线传感器网络不仅应用于战场监测等军事领域以外,还被应用于很多工业和民用领域,例如核电厂、井矿等非常危险的工业环境,以及交通监视、生态监测、机器人学、健康监护、家居自动化以及医疗卫生等领域。无线传感器网络涉及覆盖控制技术、介质访问控制技术、无线通讯技术、能量收集技术、传感器技术、多跳自组织网络的路由协议、数据融合和数据管理技术等诸多重要技术,其中覆盖控制技术是首要面临的问题,它反映了网络对目标区域感知、监测、监控及采集数据的能力。良好的覆盖技术能使得网络对目标区域的监测更加全面、准确。然而随着网络的持续运行,由于节点能量耗尽或遭到破坏等各种原因的出现,使得网络中出现覆盖空洞,这极大地影响着网络的服务质量,因此覆盖空洞修复成为网络中覆盖问题的一个研究热点。近年来,针对WSN中覆盖空洞的修复问题,研究者们提出了多种修复策略,总体来说,可以分为唤醒网络中的休眠节点进行修复和利用移动节点进行修复两类。然而这些算法都存在一些不足之处,要么由于初始休眠节点数量有限,存在一定的局限性;要么虽然能达到修复目的,但几乎未考虑用于修复的移动节点的能耗问题。本文针对上述问题,提出了一种最小能耗法覆盖空洞修复算法。算法的基本思想是,先根据一定的规则计算出需要放置移动节点的位置,每找出一个位置并不立即修复,而是设置一个虚拟移动点的标记,直至找出所有移动点的位置之后,根据最小能耗法原则支配每一个移动节点移动到指定的虚拟移动点处。为验证算法的有效性,本文利用MATLAB仿真平台进行实验,最终实验结果表明,本文算法不仅能够有效修复覆盖空洞,并且用于修复的移动节点能量消耗最小,因此本算法具有很好的性能。
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