無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks,WSN）是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)。WSN中的傳感器通過無線方式通信,因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活,設(shè)備位置可以隨時更改,還可以跟互聯(lián)網(wǎng)進行有線或無線方式的連接。通過無線通信方式形成一個多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。目前,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛地應(yīng)用于國防軍事、環(huán)境監(jiān)測等行業(yè)中。根據(jù)WSN特點,WSN一般能夠部署在環(huán)境比較惡劣的環(huán)境中,完成一般計算機網(wǎng)絡(luò)無法勝任的應(yīng)用。本文首先對WSN中的經(jīng)典算法（LEACH算法與GAF算法）進行剖析,LEACH算法是一種以最小化傳感器網(wǎng)絡(luò)能量損耗為目的分層協(xié)議。該算法通過隨機選擇簇頭節(jié)點,平攤網(wǎng)絡(luò)中能量損耗,達到有效地利用能量進行數(shù)據(jù)收集的目標。GAF算法是一種利用節(jié)點地理位置進行分簇,并對節(jié)點選擇性地進行休眠的路由算法。在GAF算法中,網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點通過協(xié)商確定哪個節(jié)點激活、關(guān)閉、睡眠,節(jié)點通過變換角色平衡能量的消耗,利用這種方式,GAF算法延長了網(wǎng)絡(luò)的壽命。但是GAF算法沒有對簇頭節(jié)點作出優(yōu)化,這樣容易導(dǎo)致某塊區(qū)域內(nèi)節(jié)點會提前死去。其次本文闡述了IGAF（一種改進后的GAF算法）,IGAF是一種基于距離跟能量綜合進行選... 

【文章來源】：湖南科技大學湖南省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用Figure1.1applicationofwirelesssensornetwork

第二章WSN相關(guān)概念-10-少走一些能量消耗大的路徑。目前有3種方法：第一種方法用于自組網(wǎng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，這種網(wǎng)絡(luò)拓撲隨機性很高。對于這種問題，該方法需要設(shè)計協(xié)議對拓撲進行維護，保障網(wǎng)絡(luò)的暢通。第二種方法首要條件是節(jié)點必須擁有定位功能。在傳感器節(jié)點定位出自己的坐標位置后，傳感器根據(jù)所定位的坐標位置就可以構(gòu)建一個路徑能量擴展因子等于常數(shù)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，并對整個網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化。第三種解決方式基于傳感節(jié)點本身的很多參數(shù)能夠被檢測到，利用這些參數(shù)計算出具有最小能耗的路徑。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，傳感器節(jié)點的位置經(jīng)常變動，所以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的環(huán)境更為復(fù)雜，所以在不同網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)的生存時間也不相同。拓撲控制就是讓傳感器節(jié)點按照一定規(guī)則進行網(wǎng)絡(luò)的組建。在一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，要學會合理布置傳感器節(jié)點，假如傳感器節(jié)點部署得過于松散會導(dǎo)致無線傳感網(wǎng)絡(luò)的傳輸時間過長或者某塊被監(jiān)測的區(qū)域內(nèi)不能被無線傳感器所感知；假如傳感器節(jié)點部署得過于密集就會導(dǎo)致某塊區(qū)域被多個節(jié)點重復(fù)監(jiān)測，導(dǎo)致節(jié)點使用浪費，不能達到一個最優(yōu)的利用效率。對于上述的這些問題，科研工作者提出一系列算法，其目的是為了優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)中整體能量利用率，進而提高網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸?shù)目煽啃浴?.2傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點位置計算方法1.三邊測量法如圖2.1所示，三邊測量法的基本前提條件是知道三個信標節(jié)點的坐標以及信標節(jié)點到未知節(jié)點之間的距離，如圖2.2所示。其中，因為A，B，C三個節(jié)點是信標節(jié)點，所以就能夠得知它們的坐標分別是11,yx，22,yx，33,yx，同時還能夠獲取到要求得的傳感器節(jié)點到信標節(jié)點之間的距離是321,,ddd，假設(shè)未知節(jié)點D的坐標為yx,。圖2.1三邊測量Figure2.1threesidemeasurement

第二章WSN相關(guān)概念-12-圖2.2三角測量法原理圖Figure2.2schematicdiagramoftriangulation根據(jù)上述公式可以求出圓01011,yxO半徑為1r，在同一個實驗環(huán)境中，就可以通過A，B和ADB，以及B，C和BDC分別確定圓心02022,yxO以及03033,yxO，現(xiàn)在已經(jīng)知道030330202201011OyxO，，,,,yyxOx以及對應(yīng)圓的半徑為321,,rrr，我們就可以利用上述所講的三邊測量法求出節(jié)點D的坐標。3．極大似然估計法極大似然估計法的原理是求解一個使得估計距離與測量距離之間的差值最小的點，同時就將該節(jié)點作為未知的節(jié)點的位置。如圖2.3所示，參與未知節(jié)點定位的各個信標節(jié)點的坐標為niyxii2,1,。這種算法的基本思想是：一個節(jié)點能夠獲取很多信息以至于能組成一個由多個方程式組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)擁有唯一解的超限制條件或者限制條件。那么就能夠同時定位路跨越多跳的一系列節(jié)點，它的估計位置就能夠通過最小測量值間的誤差以及殘余項來獲取，具體過程如下：已知n個節(jié)點的坐標為niyxii2,1,，它們到D點的距離分別是nidi2,1，假設(shè)D點的坐標為yx,那么存在下列關(guān)系：222212121nnndyyxxdyyxx(2-6)


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