基于 Voronoi 图和复合泊松过程的 WSN 覆盖算法设计.pdf

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1、78基于Voronoi图和复合泊松过程的WSN覆盖算法设计基于Voronoi图和复合泊松过程的WSN覆盖算法设计WSNCoverageAlgorithmBasedonVoronoiDiagramandCompoundPossionProcess周坤(东南大学，江苏南京210096)摘要设计了一种基于Voronoi图和复合泊松过程的分布式算法。利用Voronoi图的性质，传感器节点能够同时进行冗余判定和感知半径调节来消除覆盖冗余；利用休眠节点的复合泊松探测过程，能够及时发现工作节点的失效并弥补网络的覆盖漏洞，使网络

2、由单纯的完成监测任务变为动态调整拓扑以适应环境变化。仿真结果表明网络能准确调度节点状态，并且对工作节点失效具有很好的鲁棒性。关键词：无线传感器网络，覆盖控制，Voronoi图，感知半径可调，复合泊松过程AbstractAnalgorithmbasedonVoronoidiagramandcompoundPossionprocessisdesignedbythispaper．Toeliminatecover—ageredundancy，sensorscansimultaneouslyjudgeitsredundan

3、cyandadjustitssensingrangeswiththepropertiesofVoronoidiagram．Tocompensatecoverageholescausedbythefailureofworkingnodes，thedetectionbehaviorofdormantsensorsconstitudesacompoundpossionprocess．Thus，WSNnotonlycanmonitorthetargetarea，butalsocanadjustitstopologydyn

4、amicallytoadapttotheenvironmentalchangesKeywords：Wirelesssensornetwork，Coveragecontrol，Voronoidiagram，Adjustablesensingrange，Compoundpassion网络覆盖是无线传感器网络(WSN)服务质量研究中的一络的部署时间。第三，在稳定阶段，工作节点会由于能量耗尽或项重要内容，其核心目标是网络监控区域上的每一点至少被一外界破坏等因素而失效，导致目标区域产生覆盖漏洞，在新的周个传感器节点覆盖。在

5、敌方区域或者危险地带，通常采用飞机播期到来之前达不到监测要求。撒的方式部署传感器节点。这种散播方式将导致传感器节点的针对已有工作的不足，本文借鉴文献[6]的思想，利用Voronoi位置不确定，网络的覆盖质量也不能满足预期的要求。如何在不图的性质同时进行冗余判定和感知半径调节，并在其基础上引影响网络覆盖性能的前提下，通过对传感器节点的工作周期进入复合泊松过程模型[7-8]，设计一种基于Voronoi图和复合泊松行调度，让网络中的冗余传感器节点有序工作，延长网络的生存过程的WSN分布式覆盖控制算法。时间成为无线传感器

6、网传感器网络覆盖的一个重要挑战。1网络模型和相关定义为了有效利用网络的冗余特性，Tian等⋯提出一种基于节1．1网络模型点位置关系的分布式调度方法，在保持网络初始覆盖效果的情1)节点随机、密集部署在目标区域内，若所有节点都处于工况下有效减少工作节点数量。Jiang等在文献[1]的基础上引作状态，则可以完全覆盖目标区域。入圆周覆盖，通过关闭更多的冗余节点来进一步减少网络的总2)节点静止不动，各节点能通过定位算法或GPS等方式获能量消耗。Zairi等在分布式调度时考虑节点剩余能量，使网络取自身所在绝对位置。能耗有效降

7、低的同时更加均衡。Wu和YangE首次将感知半径3)节点有工作和休眠两种模式，且两种模式之间可自由切换。可调模型作为一种降低冗余的方式引入区域覆盖问题，‘不过具4)传感器节点采用布尔感知模型，感知半径R。连续可调且有只能调至离散的几个值的局限。随后，Wang和Medidic提出具有最大感知半径R。基于Delaunay三角剖分的感知半径连续可调算法。Vu等6在1_2相关定义文献[5]基础上，综合考虑感知半径可调和冗余调度两种方式来定义1：对任意节点s,q，如果它们的欧式距离d(s，)≤+，消除网络冗余。可是，以上研

8、究侧重的是节点部署后如何有效降则称si、S．互为覆盖邻居。低网络冗余，而对于整个网络监测过程往往采用的是周期性执定义2：如果某节点的覆盖范围完全被其他节点的覆盖范行_1矧。它将网络生存时间划分为若干等长的时间片，每个时间围所包围，则称该节点为冗余节点。片由建立阶段和稳定阶段两部分组成。在建立阶段，所有节点被定义3：目标区域中不被任何节点覆盖的点称为覆盖漏洞。唤醒，根据所设