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1、无线传感网络中的节点边缘分布方法摘要:针对基站仅能部署在监控区域边缘这个新问题,形式化定义了节点边缘分布问题。为用最少的基站尽可能多地覆盖监控区域,提出了一个有多项式时间复杂性的部署算法。算法分为两个阶段,首先分析了初始部署的覆盖率,当初始覆盖率大于保证覆盖率时,减少初始部署集的大小是可能的;然后,改进算法以递增的方式来改进初始部署集,以实现在满足最大覆盖率的前提下最小化最终部署集。实验结果显示了在3种不同的测试环境下,算法的覆盖率和部署集均优于随机部署算法,是部署无线传感节点的有效方法。关键词:基站;边缘分布;覆盖;多项式时间;部署集bordernodeplacement
2、methodinwirelesssensornetworkszhouyun1*,zhanhuawei2(1.collegeofcomputerandinformationtechnology,henannormaluniversity,xinxianghenan453007,china;2.collegeofphysicsandinformationengineering,henannormaluniversity,xinxianghenan453007,china)abstract:becausethebasestationscanonlybepla
3、cedattheborderofthemonitoredarea,theborderplacementproblemwasformallydefined.forthegoaltoplacetheminimumnumberofbasestationstocoverasmuchaspossiblethemonitoredareas,animprovedplacementalgorithmwithpolynomialtimewasproposed.thecoveragepercentageofinitialalgorithmwasanalyzedfirst.wheninitialc
4、overagepercentageislargerthanguaranteedcoveragepercentage,itispossibletoreducethesizeofinitialplacementset.finally,placementsetwasgraduallyimprovedtoachievetheminimunofplacementset.theresultsindicatethatthecoveragepercentageandplacementsetoftheproposedalgorithmaresuperiortorandomalgorithmin
5、differenttestenvironments.keywords:basestation;borderplacement;coverage;polynomialtime;placementset0引言微型无线传感器部署在移动目标上收集信息,并把收集到的信息传送到中心节点来存储和分析,具有较强的实用性和广泛的应用前景。例如,文献[1-2]研究了用无线传感器实时测量和跟踪泥石流,方法是把无线传感器投进泥石流中,在沿岸部署一些固定的基站。当位于河床的传感器随着泥石流一起从上游流经基站时,沿岸的基站就能收集到移动传感器发送的传感数据。类似的应用还包括水文监测[3]、传
6、输带监控等系统。目前已有很多关于无线传感网络节点部署的探讨,文献[4-5]利用聚类的方法来平衡部署代价和能量维持,尽可能地延长传感网络的寿命;文献[6]提出一个概率统计模型来解决传感节点的部署问题;文献[7-8]研究了视频传感节点在不同应用环境下的部署策略,提出了线性规划模型来解决这类传感节点的部署;文献[9]使用delaunay三角化和voronoi图来决定最佳性能覆盖和最坏性能覆盖,提出了一个最优多项式时间算法解决这个问题;文献[10]研究了无线传感网络中的节点非均匀分布方法,提出了一个能耗模型;文献[11-12]考虑了无线传感网络的部署策略和连通性,提出了一个整数线性
7、规划近似算法;文献[13]提出了一个实现全覆盖和k连通的贪心算法;文献[14]研究了三维空间里的节点分布问题,提出了一个多目标渐进优化算法来实现目标区域的最大覆盖。但目前关于传感节点部署策略的研究大多集中于监控区域内的节点部署,像泥石流监测这样的应用,只能将基站部署在监控区域的边缘来收集监控区域内的节点信息,这方面的研究还比较少。本文形式化定义了边缘部署问题,提出了一个有多项式时间复杂性的两阶段部署算法来解决这个问题。1问题模型和形式化定义1.1问题模型a表示区域集合,包括监控区域及其边
