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在数量庞大,随机分布的无线传感器网络(WSN)中,面对复杂的种类繁多的应用,单个无线传感器节点的能力十分有限,很多情况下不足以承担一项任务,所以多个传感器节点之间以某种方式协调、合作有非常重要的研究价值。联盟机制正是WSN中节点之间合作解决复杂问题的一种重要方式。联盟生成问题是联盟机制中首要解决的重要课题,具有重要的研究价值。
在WSN中,联盟生成问题的主要研究内容是面对单个任务如何生成最优联盟,面对多个任务如何生成最优的联盟结构。根据WSN中任务特征可对任务进行分类。第一类是以目标监测为代表的动态任务,第二类以温湿度监测为代表的静态任务。本文针对无线传感器网络中不同类型的监测任务,研究相应的联盟生成机制,主要包括:
1)针对无线传感器网络中基于目标检测的动态任务,通过分析待检测目标的实时情况,考虑到传感器剩余能量和与目标之间的相对距离,动态地选取联盟成员,建立了动态联盟生成数学模型,进而提出一种基于蚁群算法的动态联盟生成算法,并对算法进行改进,以保证算法的收敛性。
2)针对无线传感器网络中基于温湿度检测的静态任务,通过分析传统的基于联盟结构的多任务联盟生成机制,找出传统机制中的缺点,即限定一个传感器节点只能加入一个联盟。这种缺点会导致传感器节点的资源浪费,有效资源服务于多个任务,尤其对于节点个数有限但是节点资源充足的情况,节点的资源浪费问题异常严重,为此我们提出一种传感器节点资源分解策略,通过引入向量矩阵,建立一种参与者粒度更加细化的多任务、静态联盟生成模型。
通过对比实验对文中两种改进算法进行模拟验证,结果表明本文的动态联盟生成机制能够有效地针对无线传感器中动态任务进行联盟求解,提高联盟收益。静态联盟生成机制能够有效地针对无线传感器中静态多任务进行联盟结构的求解,提高联盟结构的整体收益。