无线传感器网络移动信标节点路径优化策略.pdf

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1、42传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第31卷第12期无线传感器网络移动信标节点路径优化策略沈艳霞，薛小松(江南大学物联网工程学院电气自动化研究所，江苏无锡214122)摘要：针对无线传感器网络(WSNs)节点定位技术中未知节点覆盖率低、成本高的问题，采用移动信标节点技术，提出对高斯一马尔可夫移动模型(GMM)规划路径的优化策略，使信标节点更有效地在待测区域移动，提高对未知节点的覆盖率，并分析了不同参数对未知节点覆盖率的影响。仿真结果表明：此方法覆盖迅速、覆盖率高，能很好地适应大规模随机布撒节点的应用需求。关键词：移动信标节点

2、；无线传感器网络；覆盖率中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)12-0042-03PathoptimizationstrategyofWSNsmobilebeaconnodesSHENYan-xia．XUEXiao-song(SchoolofinternetofThingsEngineering，JiangnanUniversity，Wuxi214122，China)Abstract：AimingatproblemsoflowcoveragerateandhighcostexistinginnodelocalizationtechnologyofWSNs

3、，movingbeaconnodestechnologyisused，optimizationstrategyforpathplanningoftheGauss-Markovmobilemodel(GMM)isputforward，tomakethebeaconnodemovingmoreefectivelyinthedetectedregionandimprovecoveragerateofunknownnodes，influenceofcoverageofdifferentparametersontheunknownnodesisanalyzed．Thesimulationresults

4、showthattheproposedmethodcoverstheunknownnodesrapidlyandhashighcoveragerate．Andcanwelladapttoapplicationrequirementoflargescalerandomizednodeslayout．Keywords：mobilebeaconnodes；wirelesssensornetworks(WSNs)；coveragerate0引言区域内按规划的路径移动，通过最优的路径规划，完成对未无线传感器网络(WSNs)定位技术是传感器网络中关知节点的覆盖。信标节点路径规划又分为静态路径规划和键技术

5、，已经成为目前WSNs研究的一大热点。目前，常动态路径规划2种。静态路径规划不考虑节点的分布情用的定位算法主要分为两大类：基于信标节点和非基于信况，只是按照预先规划好的路径进行移动，当未知节点靠近标节点的WSNs节点定位算法。信标节点就是可以预先获路径时定位精度高，反之，定位精度低，甚至无法定位。文取自身位置的节点，通常采用在节点上安装GPS系统或事献[6]中提出的s型路径规划方法，文献[7]中移动节点以先人工布置的方法。非基于信标节点的节点定位算法只得2次垂直轨迹进入未知节点通信区域等都属于静态路径规到WSNs节点的相对位置，WSNs的应用受到很大的限制；划。文献[8～10]提出的方法属于

6、动态路径规划，文献[8]基于信标节点的定位算法用信标节点定位剩余节点。信标使用高斯一马尔可夫移动模型(GMM)，通过参数控制节点节点包括固定和移动2种，固定信标节点定位方法常采用运动速度和方向的变化幅度，但是移动轨迹会在某些区域测量距离、相对角度、传播时间差及传播时间等进行节点定重复出现，造成通信浪费。文献[9]使用源于布朗运动的位J，参与定位的固定信标节点越多，定位精度越高。定随机移动模型，节点前后时间内运行方向变化很大，容易出位工作完成后，信标节点将转成普通的传感器节点使用。现急转弯现象，文献[10]中禁忌搜索路径规划，使用记忆由于信标节点成本远远高于普通节点，因此，信标节点越存储来指导

7、搜索的过程。多，布设整个网络的成本越高，过多的信标节点将会造成较本文在GMM规划移动路径的基础上，提出了对移动大的浪费。为了降低使用成本，利用移动信标节点辅助其路径的优化策略，使得信标节点更均匀地在待测区域移动，他节点定位是一种比较实用的方法，信标节点在监测快速完成对整个监测区域内所有未知节点的覆盖。收稿日期：2012-06—15基金项目：国家自然科学基金资助项目(61104183)；教育部新世纪优秀人才支持