WSN中分布式柵欄覆蓋算法的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、柵欄覆蓋（Barrier Coverage）是指在一個(gè)帶狀的區(qū)域內(nèi)將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)布署下去，節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織形成一個(gè)帶狀的覆蓋網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)有目標(biāo)事件穿越該區(qū)域時(shí)，能及時(shí)感知事件的發(fā)生，這樣的帶狀覆蓋就稱作柵欄覆蓋。柵欄覆蓋被廣泛應(yīng)用于入侵監(jiān)測(cè)、安防監(jiān)控等領(lǐng)域，具有重要的理論研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
　　要構(gòu)建好這樣的帶狀覆蓋區(qū)域，需要先解決兩個(gè)核心問(wèn)題。一是柵欄覆蓋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的成本問(wèn)題，即如何以最少的節(jié)點(diǎn)來(lái)構(gòu)成即保證感知可靠，又

2、能具有滿足需要的靈敏度的柵欄覆蓋區(qū)域，這涉及到處于工作狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)數(shù)以及節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間傳遞的信息量。二是要考慮柵欄覆蓋區(qū)域的生存時(shí)間，整個(gè)覆蓋區(qū)域不能因?yàn)閱蝹€(gè)或者少量節(jié)點(diǎn)的死亡而陷入癱瘓，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)使得網(wǎng)絡(luò)能夠達(dá)到較長(zhǎng)的生存時(shí)間。
　　本文提出了一種分布式柵欄覆蓋算法 DBCA，能夠有效地解決構(gòu)建柵欄覆蓋網(wǎng)絡(luò)的這兩個(gè)核心問(wèn)題。該分布式算法包括兩個(gè)子算法，第一個(gè)是K-HOP Clustering算法，該子算法使用分簇的方式，將整個(gè)

3、大型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分為一個(gè)個(gè)的簇結(jié)構(gòu)。第二個(gè)是PSCA簇內(nèi)路徑選擇算法，該子算法是一種改進(jìn)后的加權(quán)最小成本最大流算法，在第一個(gè)分簇階段完成后，對(duì)于每一個(gè)簇結(jié)構(gòu)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)鄰居表信息構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)流圖，執(zhí)行算法找到最優(yōu)節(jié)點(diǎn)集，形成柵欄覆蓋網(wǎng)絡(luò)。
　　仿真結(jié)果表明，本論文所提出的分布式柵欄覆蓋算法DBCA能夠有效減少網(wǎng)絡(luò)布署的節(jié)點(diǎn)數(shù)以及傳輸?shù)男畔⒘?，在布署?jié)點(diǎn)達(dá)到700時(shí)，DBCA算法比ONSA算法、LBCP算法傳輸?shù)男畔⒘繙p少25％、41.6%，