基于感知邻居集覆盖贡献角的无线传感器网络覆盖控制算法研究

1144766066 · 发表于 2022-4-11 21:54:44

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近年来，随着微机电系统技术、无线通信技术、信息网络技术与集成电路技术等的飞速发展，无线传感器网络（WSNs）技术得到广泛发展。无线传感器网络是由大量体积微小，集成信息感知、数据处理、无线通信以及电源管理等多种功能模块于一体的传感器节点组成。但受成本和体积等因素的限制，单个传感器节点的处理能力、通信能力以及电池能量等资源极为有限，因此经常通过部署方式以及节点间协同工作以达到使获得的数据更准确、整个网络运行时间更长的目的。覆盖与连通性以及网络寿命题目是无线传感器网络中的几个重要题目。覆盖控制算法就是通过节点间协同工作，使节点轮换进入休眠状态以降低能量消耗，从而达到延长网络生存时间的目的。本文提出一种基于感知邻居集覆盖贡献角的无线传感器网络覆盖控制算法（PNCC），该算法包括休眠资格判定算法与能量均衡的节点休眠策略两部分。节点首先用休眠资格判定算法来判断自身是否是冗余节点；如果不是则保持工作状态，否则节点再运行休眠策略，判断自身是否能够进入休眠状态。PNCC算法中的休眠资格判定算法有两部分组成：覆盖贡献角第一策略（CCRS）和覆盖贡献角第二策略（CC2RS），两种策略分别用于计算节点两种感知邻居集对当前节点的覆盖贡献角。两种策略的结合，充分利用了节点感知邻居集对节点的覆盖贡献度。为避免相邻节点同步进入休眠或工作状态的情况，PNCC算法提出了一种能量均衡的休眠策略，节点有休眠资格后再运行此策略进入休眠状态，避免出现网络空洞及过多冗余。本算法适用于网络区域有不同覆盖度要求的情况，且只需要利用节点本身位置信息及本节点感应信息就可以判断当前节点的冗余性，与传统算法相比，大大降低了计算复杂度；另外本算法充分利用节点2倍感应半径范围内感知邻居集对本节点覆盖度的贡献情况，与传统的基于圆心角覆盖度的判断方法相比，可以识别出更多的冗余节点，减少能耗，从而延长网络生存时间；实验表明，PNCC算法具有良好的运行效果，能够更好的消除冗余和覆盖漏洞，有较好的理论和实用意义。

基于感知邻居集覆盖贡献角的无线传感器网络覆盖控制算法研究

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