基于分布式规划算法的无线传感器覆盖问题研究
发布时间：2021-06-28 11:55
无线传感器网络是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络,通过对目标区域的监测将收集到的信息提交给监测人员,由监测人员对信息进行提取分析处理。由于无线传感器网络节点的能量非常有限而且不能进行补充,在实际应用中大多采取大规模的随机部署策略保证网络的监测质量,这样便导致大量冗余节点的生成。所以在保证网络监测质量的前提下,在无线传感器网络研究领域,怎样更有效的利用网络中节点能量是研究的焦点。通过阅读和分析大量国内外无线传感器覆盖问题相关文献的基础上,本文以节点位置信息为基础将覆盖区域划分成网格提出了MBLG覆盖模型。该模型通过对监测区域进行划分,并一一编号,使每一划分区域与数字编码相对应,将区域覆盖问题转换为数学集合问题。再以MBLG模型为基础结合分布式规划算法形成一种新的无线传感器网络动态覆盖算法。在以节约节点能量为前提的情况下,通过将每个节点在工作态和休眠态两种状态间进行转换使网络的工作寿命更长,并且在算法执行过程当中,设计间隔发送时间判断标准使每个节点的剩余能量平均化,同样为延长网络寿命起到作用。最后从网络覆盖率和网络生存时间两个不同角度考虑进行仿真实验,仿真结果表...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无线传感器网络的协议栈无线传感器网络协议栈还拥有能量管理平台等
图 5.1 不同感知半径所需节点数目Di Tian 在研究[16]中构建了 Coverage-based on／off rule，这种算法有着非常高，该种算法实现的基础就是分布式随机部署节点，然后可以符合网络覆盖质一种算法，为了更好地评价本文提出的算法，对这两种算法进行了比较，结.2，其中蓝色线代表本文所设计的基于 MBLG 模型的无线传感器网络动态覆生成一次拓扑结构的过程中工作节点数目所出现的变动状况，橘黄色线具体overage-based on／off rule 算法在生成一次拓扑结构过程中，工作节点数目所动状况。根据图 5.2 的实验结果比较容易看出，当初始无线传感器网络节点数目较少的这两种算法所需要的工作节点数量基本相同，但是随着节点数目的不断增加提出的以 MBLG 模型为基础的动态覆盖算法优势体现了出来。在节点总数目个之后所需节点基本稳定在 280 个左右，而 Coverage．based on／off rule 稳定 300 个点左右。所以可以得到结论：在无线传感器网络的一次拓扑结构形成本文提出的动态覆盖算法可以在运用更少的工作节点的前提下来完成对监测
图 5.2 两种网络覆盖所需节点数变化（2） 网络生存时间模拟实验该实验的主要目的是让研究者能够更好的对无线传感器动态覆盖算法的性能，主要是在网络节点能量消耗这一方面的优势。在应用本文提出的算法的无网络中，设在感知阶段的每个周期时长为 10s，传感器网络节点每隔 0.5s 向网隔传送大小为 2000bit 的信息，将基站定于网络探测区域的左下角部分。传感感知半径为 10m，节点间的通信半径为 20m，在网络的感知时间段内，所有多次传递信息，平均次数为 20 次。基于以上条件，在传统的 Leach 协议中加动态覆盖算法，就能够得到新的 Leach 协议，通过该协议可以明确各个节点耗情况，具体列示为图 5.3。图中的蓝色线是本文改进之后的 Leach 协议下的网络节点能量消耗曲线图，为普通 Leach 协议下的网络节点能量消耗曲线图。根据图表可以看到，运用h 协议时，各个节点的平均能耗是非常快的，只需要 1500s，节点就基本会耗能量，而将本文设计的算法应用于普通 leach 协议后再去执行 leach 协议时，
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络中一种能量均衡的基于连通支配集的数据收集算法[J]. 奎晓燕,杜华坤,梁俊斌. 电子学报. 2013(08)
本文编号：3254271
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无线传感器网络的协议栈无线传感器网络协议栈还拥有能量管理平台等
图 5.1 不同感知半径所需节点数目Di Tian 在研究[16]中构建了 Coverage-based on／off rule，这种算法有着非常高，该种算法实现的基础就是分布式随机部署节点，然后可以符合网络覆盖质一种算法，为了更好地评价本文提出的算法，对这两种算法进行了比较，结.2，其中蓝色线代表本文所设计的基于 MBLG 模型的无线传感器网络动态覆生成一次拓扑结构的过程中工作节点数目所出现的变动状况，橘黄色线具体overage-based on／off rule 算法在生成一次拓扑结构过程中，工作节点数目所动状况。根据图 5.2 的实验结果比较容易看出，当初始无线传感器网络节点数目较少的这两种算法所需要的工作节点数量基本相同，但是随着节点数目的不断增加提出的以 MBLG 模型为基础的动态覆盖算法优势体现了出来。在节点总数目个之后所需节点基本稳定在 280 个左右，而 Coverage．based on／off rule 稳定 300 个点左右。所以可以得到结论：在无线传感器网络的一次拓扑结构形成本文提出的动态覆盖算法可以在运用更少的工作节点的前提下来完成对监测
图 5.2 两种网络覆盖所需节点数变化（2） 网络生存时间模拟实验该实验的主要目的是让研究者能够更好的对无线传感器动态覆盖算法的性能，主要是在网络节点能量消耗这一方面的优势。在应用本文提出的算法的无网络中，设在感知阶段的每个周期时长为 10s，传感器网络节点每隔 0.5s 向网隔传送大小为 2000bit 的信息，将基站定于网络探测区域的左下角部分。传感感知半径为 10m，节点间的通信半径为 20m，在网络的感知时间段内，所有多次传递信息，平均次数为 20 次。基于以上条件，在传统的 Leach 协议中加动态覆盖算法，就能够得到新的 Leach 协议，通过该协议可以明确各个节点耗情况，具体列示为图 5.3。图中的蓝色线是本文改进之后的 Leach 协议下的网络节点能量消耗曲线图，为普通 Leach 协议下的网络节点能量消耗曲线图。根据图表可以看到，运用h 协议时，各个节点的平均能耗是非常快的，只需要 1500s，节点就基本会耗能量，而将本文设计的算法应用于普通 leach 协议后再去执行 leach 协议时，
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络中一种能量均衡的基于连通支配集的数据收集算法[J]. 奎晓燕,杜华坤,梁俊斌. 电子学报. 2013(08)
本文编号：3254271
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