基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的采樣算法-wenkub.com
2025-06-24 21:01 本頁面
【正文】 仿真結(jié)果顯示：它的性能可以與貪婪Oracle的性能相比較。我們自適應(yīng)方法的性能被用來與這個方法的絕對下限進行比較。算法1和2展示了Pseudo碼被全局或局部利用的算法的例子。在網(wǎng)絡(luò)中每一個傳播后。此外，每一個傳感器節(jié)點i同樣知道它精確的讀物并且有對它們自己有用的信息而這些信息FC卻不能得到，特別是節(jié)點i精確的當(dāng)?shù)卣`差。有一個重要的區(qū)別需要強調(diào)一下：既不感興趣也不代表全局估計，它僅僅是在傳感器位置上的局部版本。對于計算和通訊來說，計算或者是非常密集的，尤其在融合中心。大量的研究針對和它們的影響在性能上的區(qū)別。在我們的情形中，在第(k+1)次報告中的最優(yōu)節(jié)點用表示并被定義為在所有可能的傳感器節(jié)點中的最高網(wǎng)絡(luò)收益。是一個估計值用來近似隱含在當(dāng)前信息下的函數(shù)值，它可能是個核心函數(shù)或者是一個最鄰近映射。為了簡化，在本論文中我們只關(guān)注時間為常數(shù)的函數(shù)，就是說。（6）在每次傳播之前沒有握手。（2）每個傳感器的傳播范圍是一樣的。如果FC的最大值不遠，那么這個節(jié)點所擁有的信息就會有冗余并且這個節(jié)點不會傳播或報告它的讀物。我們建議在傳感器遠距離傳播中采用這種分布式形式。一些基于這種理念所提出的方法涉及到讓節(jié)點選擇一個代表節(jié)點來代表相鄰節(jié)點區(qū)，但這是以在選擇代表節(jié)點時架高節(jié)點并且在選擇一個節(jié)點來代表整個區(qū)域出現(xiàn)錯誤為代價的。為了減少冗余信息的傳播，每一個傳感器節(jié)點需要判斷。這可以通過利用在相鄰傳感的內(nèi)部聯(lián)系實現(xiàn)。 (5) 簇內(nèi)單跳/多跳算法 根據(jù)算法產(chǎn)生的最終拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可分為單層和多層算法。隨機性算法分簇結(jié)果的優(yōu)化程度通常不如確定性算法，但是收斂速度較快，開銷較小，魯棒性好，特別適合大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。此外網(wǎng)絡(luò)的魯棒性不好，如果一個節(jié)點在拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)階段后失效，可能造成其相鄰節(jié)點陷入無限期等待。 在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與每個節(jié)點的剩余能量不變的情況下，根據(jù)分簇算法是否能取得確定結(jié)果，可將其分為確定性與隨機性算法。基于地理位置的分簇算法一般假設(shè)節(jié)點已知自身的精確位置，而如何獲得自身位置信息則不包括在算法內(nèi)。因為傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量大，單個節(jié)點造價低、能量有限，而GPS模塊不但成本高而且會額外消耗節(jié)點能量，因此為每個節(jié)點都配備GPS模塊是不經(jīng)濟的。目前大部分經(jīng)典的WSN分簇算法如LEACH、HEED等，都屬于分布式算法，Hausdorff算法、響應(yīng)式分布分簇算法(RDCA)也屬于這一類。我們提出的基于徑向基函數(shù)(RBF)的分簇算法也屬于此類。 (4)具有較好的可擴展性能，更加適合于大規(guī)模WSN的應(yīng)用場景。圖41給出了分簇結(jié)構(gòu)以及簇內(nèi)與簇間的數(shù)據(jù)流向。每個簇通常由一個簇頭節(jié)點(CH)以及多個成員節(jié)點(MN)組成。同樣，它們也是我們設(shè)計、分析具體協(xié)議和算法時要考察的內(nèi)容。 (6)算法實施策略 WSN采樣控制算法的執(zhí)行可以有分布式、集中式以及兩者的混合式3種方式。如何減小誤差，提高算法的精確性成為優(yōu)化采樣控制算法的一項重要內(nèi)容。(3) 網(wǎng)絡(luò)的連通性由于WSN是一種無基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)，大量節(jié)點采用自組織方式協(xié)同完成指令中心的查詢、搜集等指令，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間需要通過無線多跳方式或直接或間接地相互通信來協(xié)同工作。這里歸納出以下幾點：(1) 信息采樣能力以環(huán)境感知、目標(biāo)監(jiān)測、信息獲取和有效傳輸為主要目標(biāo)的WSN需要關(guān)心對傳感區(qū)域或監(jiān)測目標(biāo)的信息采樣能力，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息采樣問題也正是由此而來。目前提出了很多類型的傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，就是基于上述的目的。傳感器節(jié)點能量消耗的模塊主要是包括傳感器模塊、信息處理模塊和無線通訊模塊，而絕大部分的能量消耗是集中在無線通訊模塊上，約占整個傳感器節(jié)點能量消耗的80%。 圖22 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)圖傳感器節(jié)點是一個具有信息收集和處理能力的微系統(tǒng)，集成了傳感器模塊、信息處理模塊、無線通訊模塊和能量供應(yīng)模塊。目前，無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點設(shè)計主要有兩種方法：一種是利用市場上可以獲得的商業(yè)元器件構(gòu)建傳感器節(jié)點，如圍繞TinyOS項目設(shè)計的系列硬件平臺；另一種方法是采用MEMS和集成電路技術(shù)，設(shè)計包含微處理器、通信電路、傳感器等模塊的高度集成化傳感器節(jié)點，如Smart Dust、WINS等。此外，GPS定位還受到其他限制，如網(wǎng)絡(luò)放置于建筑物內(nèi)部等。所有這些模塊組裝成一個火柴盒大小甚至更小的傳感器節(jié)點，各模塊相互協(xié)作以完成一項共同的任務(wù)。一般來說，無線傳感器節(jié)點由以下幾個物理部分構(gòu)成：（1）由微處理器或微控制器構(gòu)成的計算子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)控制傳感器、執(zhí)行通信協(xié)議及處理傳感數(shù)據(jù)的算法；（2）用于無線通信的短距離無線收發(fā)電路，即通信子系統(tǒng)；（3）由一組傳感器和激勵裝置構(gòu)成的傳感子系統(tǒng)。在這里面，還包括網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議問題和大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點移動性管理等諸多問題有待解決。目前主要的解決方案有：使用高能電池；降低傳感功率；此外還有傳感器網(wǎng)絡(luò)的自我能量收集技術(shù)和電池?zé)o線充電技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)正常通信聯(lián)系中，信號可能被一些障礙物或其他電子信號干擾而受到影響，怎么安全有效的進行通信是個有待研究的問題。此外和還可以在工業(yè)自動化生產(chǎn)線等諸多領(lǐng)域，英特爾正在對工廠中的一個無線網(wǎng)絡(luò)進行測試，該網(wǎng)絡(luò)由40臺機器上的210個傳感器組成，這樣組成的監(jiān)控系統(tǒng)將可以大大改善工廠的運作條件。哈伯研究公司總裁阿爾門丁格預(yù)測：智能塵埃式傳感器及有關(guān)的技術(shù)銷售將從2004年的1000萬美元增加到2010年的幾十億美元。而且還可以減輕護理人員的負(fù)擔(dān)。英特爾公司也推出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家庭護理技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對農(nóng)作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分等。盡管這些辦法并不能直接應(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，但是研究這些問題有助于建立讀者對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題相關(guān)的理論背景。近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)引起了業(yè)界極大關(guān)注，
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