無線傳感器網絡節點部署研究

無線傳感器網絡(WSN)是近年來發展起來的壹項新技術，在環境監測、惡劣條件下的事件跟蹤和無持久性方面顯示出巨大的應用價值。節點部署是無線傳感器網絡的基礎，對網絡的運行和壽命有很大的影響。部署問題涉及覆蓋、連接和節能。本文重點研究了網絡部署中的覆蓋問題，總結了現有的研究成果，歸納了未來的研究熱點方向，為以後的研究奠定了基礎。

基於虛擬勢場的有向傳感器網絡覆蓋增強算法？

單濤+，馬華東，劉亮

(北京智能通信軟件與多媒體重點實驗室(北京郵電大學)，北京100876)

基於虛擬勢場的定向傳感器網絡覆蓋增強算法

、馬華東、劉亮

(北京智能電信軟件與多媒體重點實驗室(北京郵電大學)，北京100876，中國)

+通訊作者:Phn: +86-10-62282277，傳真:+86-10-62283523，電子郵件:tdfxy@vip.sina.com

基於虛擬勢場的有向傳感器網絡覆蓋增強算法。軟件學報，2007，18(5):1152？1163./1000-9825/18/1152 . htm

摘要:受視頻傳感器方向感知特性的啟發，本文首先提出了壹種方向可調的感知模型。然後，對有向傳感器網絡中的覆蓋增強問題進行了分析和定義。此外，提出了壹種基於勢場的覆蓋增強算法。通過引入“質心”的概念，將待解決的問題轉化為質心點的均勻分布問題。質心點相互排斥，消除了感知重疊區域和覆蓋空洞，從而提高了有向傳感器網絡的整體覆蓋性能。壹組仿真結果驗證了該算法的有效性。

關鍵詞:定向傳感器網絡；定向傳感模型；虛擬勢場；覆蓋增強

摘要:首先，基於視頻傳感器節點的方向感知特性，設計了方向可調的感知模型，並在此基礎上分析和定義了方向傳感器網絡的覆蓋增強。其次，提出了壹種基於虛擬勢場的覆蓋增強算法PFC EA。通過引入“質心”的概念，將有向傳感器網絡的覆蓋增強問題轉化為質心均勻分布問題。質心在傳感器節點的感知方向上做圓周運動而不是旋轉運動，並在虛擬力的作用下做擴散運動，從而消除網絡中的重疊區域和盲區，增強整個定向傳感器網絡的覆蓋範圍。壹系列仿真實驗驗證了該算法的有效性。

關鍵詞:有向傳感器網絡；定向感知模型；虛擬勢場；覆蓋增強

中國圖書館分類號:TP393文獻識別碼:A

作為傳感器網絡中的壹個基本問題，覆蓋反映了傳感器網絡能夠提供的“感知”服務質量。優化傳感器網絡覆蓋對於合理分配網絡空間資源，更好地完成環境感知和信息獲取任務，提高網絡生存能力具有重要意義。

可以看出，本文的PFCEA算法具有良好的收斂性，可以在較短的時間步長內完成有向傳感器網絡的覆蓋增強過程。

3.3模擬分析

在本節中，我們通過壹系列仿真實驗來說明本文中四個主要參數對PFCEA算法性能的影響，它們是:節點大小n、感知半徑r和感知角度？和質心的旋轉角度。對於前三個參數，我們與過去研究的集中式覆蓋增強算法[14]進行了性能分析和比較。

A.節點大小n，感應半徑r，感應角度？

我們采用不同的節點大小進行仿真實驗。從10(a)的曲線可以看出，當R和？在某壹時刻，較小的n值導致網絡的初始覆蓋範圍較小。這時，隨著n的增加，？p值呈持續上升趨勢。當N=200時，網絡覆蓋可提高14.40個百分點。之後呢？p的值減小。這是因為當節點大小n增加時，網絡的初始覆蓋範圍較高(如？60%)，相鄰多傳感器節點之間形成覆蓋盲區的概率大大降低，這無疑削弱了PFCEA算法的性能。此外，部分傳感器節點落入邊界區域，會間接削弱PFCEA算法的性能。

另外，感知半徑和感知角度對PFCEA算法性能的影響是相似的。當節點大小固定時，傳感器半徑或感知角度越小，單個節點的覆蓋區域越小，相鄰節點之間形成感知重疊區域的可能性越小。此時，PFCEA算法並不能顯著提高網絡覆蓋性能。隨著感應半徑或感應角度的增大，P不斷增大。當R=70m且？=45?最大網絡覆蓋可提高15.91%。但隨著感知半徑或感知角度的增大，PFCEA算法帶來的網絡覆蓋效果下降，如圖10(b)和圖10(c)所示。

(c)傳感偏移角的影響？，其他參數滿足N=100，R=40m，=5？

(c)感應角度？其他實驗參數滿足:N=100，R=40m，=5？

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