传感器网络的节点调度与休眠算法研究

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在构建无线传感器网络时,网络覆盖是无线传感器网络的基本问题之一。无线传感器网络的覆盖控制问题,可以看作是在传感器网络节点能量、无线网络通信带宽、网络计算处理能力等资源普遍受限情况下,通过网络传感器节点放置以及路由选择等手段,最终使无线传感器网络的各种资源得到优化分配,进而使感知、监视、传感、通信等各种服务质量得到改善。覆盖算法设计的基本目标是能够在满足一定冗余度的前提下实现更大区域的探测,从而获得更多的被探测目标的信息,同时由于节点的能量是的限制,还必须考虑算法的复杂度和有效性,平衡总体能量消耗和单个节点能量消耗之间的关系,以及节点的减少和添加对整个无线传感器网路节点覆盖的影响等等。本文首先介绍了无线传感器网络覆盖问题的研究现状和相关问题,并简要介绍了传感器网络研究中涉及较多的Delaunay三角划分图的相关背景知识,其中重点介绍了局部Delaunay三角划分图的构造方法,这是本文算法的理论基础。接着介绍了覆盖问题中的节点调度算法,并对现有算法进行了比较和分析,在此基础上对虚拟力算法进行了改进,引入了两种新的虚拟力形式:随机扰力和临界外力,用于控制传感器节点覆盖网络的扩散和收缩。实验结果表明,改进的算法在各项主要性能指标上均优于现有算法。然后本文分析了传感器网络中的冗余节点休眠问题,提出了一种基于局部Delaunay三角划分图的分布式冗余节点判别方法和节点多轮选举休眠机制。实验结果表明,该方法能够有效的判别网络中的冗余节点;同时,通过多轮选举机制,可以在保证原有覆盖的情况下休眠部分冗余节点,减少网络的能量消耗。最后是全文总结和对无线传感器网络中覆盖问题的进一步研究方向进行了探讨和展望。
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