WSN中基于地理位置信息的自适应分簇路由协议研究

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随着科学技术的发展与物联网时代的到来,无线传感器网络(Wireless SensorNetwork,简称WSN)越来越受到人们的关注与重视,被广泛地应用到各个领域,在国防和科研两方面体现的尤为明显。无线传感器网络是一种在没有基础设施的环境下构建的由传感器节点组成的自组织无线网络。由于无线传感器网络具有的特殊性,路由协议以及网络中节点的定位(因为传感器节点大多数随机部署,所以网络中大多数节点的位置不能事先确定)是WSN研究的两个关键问题。本文首先对WSN中的经典路由算法进行了深入的分析,并选择其中典型的分层次路由协议—LEACH作为本文的研究对象之一,分析了现有LEACH路由协议的不足,在此基础上提出自己的改进算法。LEACH算法缺陷主要来自两方面:簇头的随机选择和各个簇内及簇间的冗余通信。改进后的LEACH算法—LEACH-IMP,引入节点能量模型,把整个区域划分为固定的区块,在每个区块中考虑选择剩余能量较大的节点作为簇头;对簇头的广播半径进行调整,然后只与有可能加入该簇头所在区块的普通节点进行通信,节省了能量的开销。MATLAB仿真实验结果表明,改进后的LEACH-IMP算法与原有的LEACH算法相比,簇头的分布更为均匀,网络的生命周期、吞吐量以及能量的利用率均得到明显的提高。LEACH进行路由的一个前提是假设各节点的地理位置信息已知,但是在实际的网络中所有节点的位置信息是很难获取的。因此,如何将传感器网络中的节点进行一个良好的定位也是一个非常值得研究的问题。DV-HOP算法是常用的非测距定位算法,针对DV-HOP算法第二阶段在计算平均每跳距离时产生的误差,提出改进算法DV-HOPSAE,该算法取出信标节点作为总节点的一个样本,然后各信标节点进行广播,组成一个连通的子网络,得到信标节点的通信路径,求出通信路径的长度,用最小二乘法求得平均每跳的距离。通过仿真实验得出,改进后的DV-HOPSAE算法有效降低了定位误差,很大程度上提高了定位的精度。
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