基于虚拟力的多层移动传感网络控制策略研究

来源 :江西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:klyh2008
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随着无线传感网络的发展,移动传感网络逐渐进入人们的生活,在城市管理、环境监测、医疗卫生等领域广泛应用。由于移动传感网络中传感器节点具有移动性,因此导致网络拓扑结构高度变化,导致节点通信易于中断,极大影响网络中数据收集与传输的有效性。为适应移动传感网络的发展特点,研究多层移动网络体系结构下节点的移动控制策略,以保证网络信息有效传输,具有重要价值。本文在多层移动传感器网络体系结构基础上,提出一种基于虚拟力的汇聚节点移动控制策略。能够保证节点的覆盖率和信息有效的传输,延长网络生存周期。其主要研究工作如下:(1)传感节点S通信簇的划分:无线传感网络中的S节点为随机部署,各监测子区域内S节点的分布密度不均。S节点功能简单,S节点以单跳的方式将数据传送至F节点。F节点快速遍历监测区域,获得网络全局拓扑信息。根据整个传感器S节点分布的信息和节点间距离进行分簇。(2)节点均匀分布:由于传感器节点在感兴趣子区域分布密度不均,本文基于虚拟力的基本思想提出虚拟力模型。在每个划分的通信簇中进行虚拟力的计算,从而使节点向合力方向移动,达到每个簇中节点均匀分布,最终扩展到全网节点分布均匀。该模型能够保证节点的覆盖率,减少监测盲区、冗余信息和降低网络负载。(3)汇集节点F优化路径:汇集节点F快速遍历其管辖的监测区域,以维护网络的拓扑信息表。根据表中传感节点的位置信息,结合层次型的节点聚集算法划分通信圆,并确定通信圆圆心位置,F节点通过计算所有圆心位置之间的距离,将圆心位置和距离构造最小生成树,F节点遍历最小生成树,得到一条F节点移动的最优路径。最后,利用CrossBow公司提供的节点和软件进行数据通信测试,结合MATLAB进行仿真实验,实验结果表明,能够提高节点的覆盖率,而且降低了F节点的管控区域的网络负载和减少冗余信息,从而降低了信息的丢包率和节点能耗,保证了S节点信息的有效收集。
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