基于多移动机器人的无线传感器网络系统

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:jerrymao
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无线传感器网络是集传感、通信、嵌入式系统及分布式信息处理技术于一体的科技产物,近年来已在多领域得到广泛应用。无线传感器网络系统的设计面临众多挑战,其中最重要的挑战是如何提高网络能量资源的利用率,因为能量的有限性是无线传感器网络先天的突出限制因素之一。移动机器入技术是一门新兴的学科领域,与无线传感器网络具有许多相似处,如都具有无线通信能力、独立的供电电源,都能以分布式的形式实现等。无线传感器网络和移动机器人都具有各自的优势和特点,两者结合在一起构成的新系统各方面性能较之前更优越。无线传感器网络与移动机器人结合构成的系统有效利用了其各自的优势和特点,弥补了对方的局限性。例如,移动机器人丰富的能量资源弥补了无线传感器网络能量资源有限的缺陷,将无线传感网网络的生命周期大大延长;移动机器人的机动灵活特点改善了无线传感器网络的拓扑结构;而无线传感器网络丰富的感知资源扩展了移动机器人的感知空间等。本文首先介绍了无线传感器网络与移动机器入各自的特点与优势,研究了两者结合在一起的可能性与必要性。并在此基础上设计了基于多移动机器的无线传感器器网络系统。该系统中,多个移动机器人在无线传感器网络中担任中继节点,分担网络中传感器节点的转发任务,从而节约传感器节点的能量延迟整个传感器网络的生存时间。网络中的移动机器入采用范围限定的随机移动模型,该移动模型中每个移动机器人被限定在一定区域中行走,这样避免了移动机器人聚集在同一片区中,导致一些区域中的移动机器人空缺现象。其次针对基于移动机器人的无线传感器网络系统,设计了基于多移动机器人的无线传感器网络路由算法MR-WSN。该算法中移动机器人除了担任中继节点转发数据,还担任簇头节点,负责收集处理数据并将这些数据传输给汇聚节点。这样可以避免传感器节点担任簇头从而消耗能量过快,大大节省网络中传感器节点的能量。该算法大大降低了无线传感器网络中传感器节点的能量,极大地延长了整个网络的生存时间。另外该算法是针对网络节点布置稀疏的无线传感器网络设计的,适用于环境监测等网络节点布置不需要很密集的无线传感器网络。最后在NS-2仿真平台上仿真了基于多移动机器人的无线传感器网络路由算法MR-WSN,仿真结果表明该算法大大降低了网络延迟,改善了无线传感器网络的性能。
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