無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)路徑優(yōu)化策略.pdf

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1、42傳感器與微系統(tǒng)(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第31卷第12期無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)路徑優(yōu)化策略沈艷霞，薛小松(江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院電氣自動(dòng)化研究所，江蘇無(wú)錫214122)摘要：針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)中未知節(jié)點(diǎn)覆蓋率低、成本高的問(wèn)題，采用移動(dòng)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)技術(shù)，提出對(duì)高斯一馬爾可夫移動(dòng)模型(GMM)規(guī)劃路徑的優(yōu)化策略，使信標(biāo)節(jié)點(diǎn)更有效地在待測(cè)區(qū)域移動(dòng)，提高對(duì)未知節(jié)點(diǎn)的覆蓋率，并分析了不同參數(shù)對(duì)未知節(jié)點(diǎn)覆蓋率的影響。仿真結(jié)果表明：此方法覆蓋迅速、覆蓋率高，能很好地適應(yīng)大規(guī)模隨機(jī)布撒節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用需求。關(guān)鍵詞：移動(dòng)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)

2、；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；覆蓋率中圖分類(lèi)號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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引言區(qū)域內(nèi)按規(guī)劃的路徑移動(dòng)，通過(guò)最優(yōu)的路徑規(guī)劃，完成對(duì)未無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs)定位技術(shù)是傳感器網(wǎng)絡(luò)中關(guān)知節(jié)點(diǎn)的覆蓋。信標(biāo)節(jié)點(diǎn)路徑規(guī)劃又分為靜態(tài)路徑規(guī)劃和鍵技術(shù)

5、，已經(jīng)成為目前WSNs研究的一大熱點(diǎn)。目前，常動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃2種。靜態(tài)路徑規(guī)劃不考慮節(jié)點(diǎn)的分布情用的定位算法主要分為兩大類(lèi)：基于信標(biāo)節(jié)點(diǎn)和非基于信況，只是按照預(yù)先規(guī)劃好的路徑進(jìn)行移動(dòng)，當(dāng)未知節(jié)點(diǎn)靠近標(biāo)節(jié)點(diǎn)的WSNs節(jié)點(diǎn)定位算法。信標(biāo)節(jié)點(diǎn)就是可以預(yù)先獲路徑時(shí)定位精度高，反之，定位精度低，甚至無(wú)法定位。文取自身位置的節(jié)點(diǎn)，通常采用在節(jié)點(diǎn)上安裝GPS系統(tǒng)或事獻(xiàn)[6]中提出的s型路徑規(guī)劃方法，文獻(xiàn)[7]中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)以先人工布置的方法。非基于信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)定位算法只得2次垂直軌跡進(jìn)入未知節(jié)點(diǎn)通信區(qū)域等都屬于靜態(tài)路徑規(guī)到WSNs節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置，WSNs的應(yīng)用受到很大的限制；劃。文獻(xiàn)[8～10]提出的方法屬于

6、動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃，文獻(xiàn)[8]基于信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的定位算法用信標(biāo)節(jié)點(diǎn)定位剩余節(jié)點(diǎn)。信標(biāo)使用高斯一馬爾可夫移動(dòng)模型(GMM)，通過(guò)參數(shù)控制節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)包括固定和移動(dòng)2種，固定信標(biāo)節(jié)點(diǎn)定位方法常采用運(yùn)動(dòng)速度和方向的變化幅度，但是移動(dòng)軌跡會(huì)在某些區(qū)域測(cè)量距離、相對(duì)角度、傳播時(shí)間差及傳播時(shí)間等進(jìn)行節(jié)點(diǎn)定重復(fù)出現(xiàn)，造成通信浪費(fèi)。文獻(xiàn)[9]使用源于布朗運(yùn)動(dòng)的位J，參與定位的固定信標(biāo)節(jié)點(diǎn)越多，定位精度越高。定隨機(jī)移動(dòng)模型，節(jié)點(diǎn)前后時(shí)間內(nèi)運(yùn)行方向變化很大，容易出位工作完成后，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)將轉(zhuǎn)成普通的傳感器節(jié)點(diǎn)使用?，F(xiàn)急轉(zhuǎn)彎現(xiàn)象，文獻(xiàn)[10]中禁忌搜索路徑規(guī)劃，使用記憶由于信標(biāo)節(jié)點(diǎn)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通節(jié)點(diǎn)，因此，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)越存儲(chǔ)來(lái)指導(dǎo)

7、搜索的過(guò)程。多，布設(shè)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的成本越高，過(guò)多的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)將會(huì)造成較本文在GMM規(guī)劃移動(dòng)路徑的基礎(chǔ)上，提出了對(duì)移動(dòng)大的浪費(fèi)。為了降低使用成本，利用移動(dòng)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)輔助其路徑的優(yōu)化策略，使得信標(biāo)節(jié)點(diǎn)更均勻地在待測(cè)區(qū)域移動(dòng)，他節(jié)點(diǎn)定位是一種比較實(shí)用的方法，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)在監(jiān)測(cè)快速完成對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)所有未知節(jié)點(diǎn)的覆蓋。收稿日期：2012-06—15基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61104183)；教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持