基于未覆盖顶点的无线传感器网络覆盖优化

doi:10.3969/j.issn.1000-1565.2023.05.015

河北大学学报(自然科学版) ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (5): 553-560.DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2023.05.015

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基于未覆盖顶点的无线传感器网络覆盖优化

尹博然¹,马俊^1,2,陈博行¹,王红晨¹

收稿日期:2022-11-20 出版日期:2023-09-25 发布日期:2023-10-25
通讯作者: 马俊(1972—)
作者简介:尹博然(1998—),女,山西太原人,青海师范大学在读硕士研究生,主要从事无线传感器网络方向研究.
E-mail:2631764292@qq.com
基金资助:
青海省自然科学基金资助项目(2021-ZJ-916)

Coverage optimization for WSNs based on uncovered vertices

YIN Boran¹,MA Jun^{1, 2},CHEN Bohang¹,WANG Hongchen¹

1. School of Physics and Electronic Information Engineering, Qinghai Normal University, Xining 810008, China; 2. Key Laboratory of Internet of Things, Institute of Plateau Science and Sustainable Development, Qinghai Normal University, Xining 810008, China

Received:2022-11-20 Online:2023-09-25 Published:2023-10-25

摘要/Abstract

摘要： 为进一步提高无线传感器网络(wireless sensor networks, WSN)的覆盖率、缩短移动部署迭代次数,改进了传感器之间的虚拟力和泰森多边形顶点虚拟力算法;针对现有虚拟力算法数学模型的不连续性,改用胡克定律作为模型,使传感器所受虚拟力与距离成线性关系.当传感器间距大于2R_S时,利用泰森多边形未被覆盖顶点对最近传感器节点施加虚拟引力,同时让虚拟力的大小决定传感器的移动步长,经多次仿真表明,该算法较现有算法可将覆盖率由93.5%提升至99.7%,迭代次数降到原来的25%以下.本文算法对同构无线传感器网络覆盖研究起到积极作用.

关键词: 移动无线传感器, 泰森多边形, 虚拟力算法, 优化部署策略

Abstract: In order to further improve the coverage of wireless sensor networks(WSNs)and reduce the number of mobile deployment iterations, this work improves the virtual force between sensors and the virtual force algorithm of Tyson polygon vertices. In view of the discontinuity of the mathematical model of the existing virtual force algorithm, Hookes Law is used heve as the model, so that the virtual force on the sensor is linearly related to the distance. When the distance between sensors is greater than 2R_S, virtual force is applied to the nearest sensor node by using the uncovered vertices of Tyson polygons. At the same time, this algorithm lets the step size of the virtual force determine the movement step size of the sensor. The simulation results show that this algorithm can increase the coverage from 93.5% to 99.7%, and reduce the number of iterations to less than 25%. The algorithm in this paper plays an active role in the coverage research of homogeneous wireless sensor networks.

Key words: thiessen polygons, mobile wireless sensor, virtual force algorithm, deployment optimization strategy

中图分类号:

TP393

尹博然,马俊,陈博行,王红晨. 基于未覆盖顶点的无线传感器网络覆盖优化[J]. 河北大学学报(自然科学版), 2023, 43(5): 553-560.

YIN Boran,MA Jun,CHEN Bohang,WANG Hongchen. Coverage optimization for WSNs based on uncovered vertices[J]. Journal of Hebei University(Natural Science Edition), 2023, 43(5): 553-560.

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