异构无线传感器网络覆盖优化算法.pdf

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1、第36卷第3期电子与信息学报Vol_36NO．32014年3月JournalofElectronics&InformationTechnologyMar．2014异构无线传感器网络覆盖优化算法杜晓玉孙力娟②郭剑④韩崇①(南京邮电大学计算机学院南京2100031(南京邮电大学江苏省无线传感网高技术研究重点实验室南京210003)摘要：针对异构传感网络节点在初始随机部署时产生覆盖盲区的问题，受简单随机抽样理论和最优化算法的启发，该文提出一种适用于感知半径异构的无线传感网覆盖优化算法。该算法以提高网络覆盖率和节点移动距离最小为优化目标，根据采样直线与平面感知圆的交

2、点坐标之间的关系，建立了二次优化的数学模型。当平面中的多条采样直线段达到最优覆盖时，该文算法可以使平面的覆盖得到优化。实验证明，该算法能够有效提高异构网的覆盖率。关键词：无线传感器网络；异构网；网络覆盖；最优化算法中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009—5896(2014)03—0696—07DOI：10．3724／SP．J．1146．2013．00730CoverageOptimizationAlgorithmforHeter0gene0usWSNsDuXiao—yu①SunLi-juan①②GuoJian①HanChong①(Colleg

3、eofComputer,NanjingUniversityPostsandTelecommunications，ing210003，China)(JiangsuHighTechnologyResearchKeyLaboratory如rWirelessSensorNetworks，NanjingUniversityofPostsandTelecommunications，Nanjin9210003，China)Abstract：Fortheproblemofcoverageblindareageneratedbyrandomlydeployingthehete

4、rogeneousnodesintheinitialstage，andinspiredbysimplerandomsamplinginprobabilitytheoryandoptimizationalgorithm，acoverageoptimizationalgorithmforheterogeneoussensingradiusinWirelessSensorNetworks(WSNs)isproposed．Tominimizethesensornodes’movingdistanceandimprovethecoveragerate，aquadrat

5、icprogrammingmathematicmodelisestablishedaccordingtotherelationshipbetweencoordinatesoftheintersectionsthatbetweenthesensingcirclesandthesamplinglinesegments．Meanwhile，thecoverageofplanewillbeoptimizedwhenmorelinesegmentsgetoptimizingcoverage．Simulationresultsshowthatthealgorithmim

6、provesthecoveragerateofhomogeneousnetworkseffectively．Keywords：WirelessSensorNetworks(WSNs)；Homogeneousnetworks；Networkcoverage；Optimizationalgorithm1引言覆盖问题在多机器人系统以及计算几何等领域已进行了广泛的研究。无线传感器网络覆盖问题与随着无线传感网技术和微电子制造的发展，由计算几何中著名的艺术馆走廊的监控问题和圆周覆大量具有感知能力，计算能力和通信能力的微型传盖问题密切相关【。艺术馆走廊的监控问题是考虑使感

7、器节点组成的无线传感器网络被应用到军事领域用最少数量的摄像机，使得艺术馆走廊内任何角落或民用领域，比如环境监测、工业控制、战场监视、都能至少被一台摄像机监视。2维平面上的艺术馆高危环境的探测、生物医学、智能家居及健康监测走廊监控问题的解决方法是用互不交叠的多个三角等【7】。网络覆盖是无线传感器网络的基本问题之形模拟画廊，在每个三角形的任意一个顶点上安装一，它反映了传感器网络节点对指定的监控区域监一台摄像机就可以解决此问题，但3维空间中此问控程度，在很大程度上影响了网络的成本以及网络题是一个NP完全问题[]。监测区域的边界覆盖研究在各种具体应用中的性能。是栅栏

8、覆盖研究的一个特例，文献f1】研究了圆形区域边界的节