有向传感器网络中一种优化的虚拟力质心算法

摘要

有向传感器网络在工业，农业等许多领域有着普遍的应用。它更多地体现在图形、视频、音频等多媒体信息采集和处理等。无线传感器网络只有保证一定的覆盖率，网络才能展开相关的工作。通过测试网络覆盖度，有助于了解区域内是否存在重叠区域，盲区，决定对传感器节点的是否进行重新调整或添加节点。传感器网络覆盖控制也可以说成由每个传感器节点协作实现不同管理检测区域的感知效果，它是整个无线传感器网络任务得能够合理展开的前提和基础。
　　作为一种传感器覆盖控制的方法，虚拟力是近几年比较经典，较为有效的针对传感器网络优化的算法模型。本文基于虚拟力的思想，针对现有算法中算法模型设计不全面，旋转角度多于单一，边界节点感知区域易处于监测区域外等三个方面设计出一种优化的算法。算法思路如下：首先寻找边界节点，对其进行边界处理；其次，非边界节点则采取优化的算法模型，节点针对最近节点和产生重叠的节点分别考虑；最终减少了网络中的重叠区，盲区。算法有三个方面的创新：第一，在算法模型上通过最近节点和重叠区域算法进行对比，将两者进行结合互补，避免了邻居节点的过多参与；第二，在感知角度上，运用圆周运动对旋转角度进行推导，并多次仿真验证，将固定角度转化为非固定角度，最终使节点的旋转角度和受力大小相关；第三，在边界处理上，通过标识边界点，并求出其在检测区域的面积，使节点较多进入监测区域。
　　最后经过理论推导与仿真实验，并与现存的两种算法的性能做比对，证明了该算法具有可行性，可以有效地提升网络覆盖度。

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1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3本人所做的工作

1.4 主要内容及组织结构

2 有向传感器覆盖控制

2.1 有向感知模型及覆盖控制计算

2.1.1 有向传感器模型

2.1.2 有向覆盖控制的前提以及增强问题

2.1.3 有向传感器网络覆盖控制类型

2.1.4 有向传感器网络覆盖控制算法评价指标

2.2 现有的覆盖控制算法

2.2.1 密度控制算法

2.2.2 贪心算法

2.2.3 公平效率值算法

2.2.4 虚拟力算法

2.3 本章小结

3 一种优化的虚拟力质心算法

3.1 虚拟力质心算法模型

3.1.1 算法描述

3.1.2 算法流程

3.2 优化的虚拟力质心算法

3.2.1算法模型的优化

3.2.2 旋转角度的优化

3.2.3 边界的优化

3.2.4 算法流程描述

3.3 本章小节

4 算法的实现与仿真

4.1 算法实现

4.2 仿真结果分析

4.2.1 优化算法对比分析

4.2.2两种算法仿真对比分析

4.2.3 边界对三种算法的影响

4.2.4 数目改变对三种算法的影响

4.3 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢