一种面向目标跟踪的无线传感器网络分簇算法.pdf

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1、2010年第29卷第5期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)125一种面向目标跟踪的无线传感器网络分簇算法孙焕平，周宗锡，何建华，蒙雨丰(西北工业大学电子信息学院，陕西西安710072)摘要：用于目标跟踪的无线传感器网络(WSNs)一般采用分簇的系统架构，针对高密度的WSNs，设计了基于节点度数的分簇算法(CAND)，该算法引入由具有相似度数的节点组成的虚拟节点的概念。组成虚拟节点的多个节点按分配的TDMA时隙轮流充当簇首。仿真实验表明：该算法在满足目标跟踪

2、的前提下，能有效地减少簇的更新，延长整个网络的寿命。关键词：目标跟踪；无线传感器网络；分簇；节点度数；虚拟节点中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000--9787(2010)05--0125--03ClusteringalgorithmfortargettrackinginwirelesssensornetworksSUNHuan—ping，ZHOUZong—xi，HEJian—hua，MENGYu—feng(SchoolofElectronicsandInformation，NorthwestP

3、olytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Clusteringalgorithmisusuallyadoptedinwirelesssensornetworks(WSNs)fortargettracking．Aclusteringalgorithmbasedonnodes’degreewasdesignedforhighdensityWSNs．ThealgorithmintroducedtheconceptofvirtualnodewhichWasmad

4、eupofnodeswitllsimilardegree．-I1lenodeswhichmadeupofvirtualnodeservedasclusterheadbyturnsaccordingtothetimeslotdistributed．ThesimulationexperimentindicatesthealgorithmCaneffectivelyreducethecluster’Srenewalandextendthelifeofwholenetworkatthepremiseoftargettr

5、acking．Keywords：targettracking；WSNs；cluster；nodes’degree；~rtualnode0引言簇的更新，延长整个网络的寿命。目标跟踪是无线传感器网络(WSNs)的一项重要应1目标跟踪系统模型用。由于传感器节点体积小，价格低廉，以及传感器网络部Ⅳ个传感器节点随机布置在监视区域内，节点实时地署随机，具有自组织性、隐蔽性和鲁棒性等特点，通过运用探测目标是否出现，系统中的节点包括普通节点和基站WSNs来监测某区域，能够有效地实现对移动目标的定位(Sink)节点。为节省电量，

6、除了监视区域边界的节点一直和追踪⋯。现有的目标跟踪算法往往建立在分簇机制上，处于激活状态外，内部节点通常处于休眠状态，仅当收到比较有代表性的算法是LEACH，HEED，TopDisc和GAF等激活信号以后才转入激活状态采样目标信号。为方便问题分簇算法J。上述算法都只有一个簇头，簇头的选择一讨论，简化系统模型如下：1)所有节点同构对等，无线传播般都是根据节点的某项特征(能量，功能等)来确定，由于范围相同，具备数据融合的功能，每个节点都有一个唯一的用于目标跟踪的传感器节点的密度较高，相邻节点的特征标识(ID)；2)

7、节点随机部署，位置可知；3)节点具有组簇能相似，从而必然引起相邻节点对簇头的频繁竞争和网络的力；4)目标出现位置不可预知，如图1所示。拓扑变化，消耗能量，而能量是影响网络寿命的关键因素。2分簇算法的有关定义本文提出一种面向目标追踪的基于节点度数的分簇算定义1虚拟半径(r)：簇头成员之间的半径约束。法(clusteringalgorithmbasedonnodes’degree，CAND)，该算定义2虚拟簇首：为了减少节点的竞争，位置相近并法引入节点度数与虚拟簇首节点的概念，由具有相似度数具有相似度数的节点融合为

8、一个虚拟簇首。的节点组成虚拟簇首，采用簇首替换、轮询的思想尽量减少定义3主簇首：主簇首用来维护簇头节点的时序，集收稿日期：2009—10-02126传感器与微系统第29卷收与发送。其他不拥有当前时间片的成员节点就进入休眠状态，以便节省能耗。需要指出的是，主簇首为簇首成员分配的TDMA时序不同于分配给普通节点的时序，分配给簇首成员的TDMA时序必须足够长，以保证簇首的稳定性，防止簇首的不