传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies）
2016年第35卷第11期
DOI:10.13873/J.10009787( 2016 )11007403
基于虚拟力算法的WMISNs覆盖研究
刘军
（武警工程大学信息工程系，陕西西安710086）
摘要：为了提高无线多媒体传感器网络（WMSNs)区域覆盖率，在传感器节点随机部署后，通过调节传感器节点的感知方向，使节点从感知重叠区域向覆盖盲区转动，提高网络覆盖率。针对现有算法中存在覆盖效率和覆盖率不能统一的间题，提出一种改进的虚拟力覆盖算法VFARCR）.该算法利用传感器节点感知扇形区域质心点间的斥力调节感知方向，且通过传感器节点间的覆盖元余度的决定方向调整的大小，虚拟力和覆盖余度共同控制传感器的转动。仿真实验表明：该算法提高了覆盖效率和覆盖效果，提高了虚拟力覆盖算法的性能。
关键词：无线多媒体传感器网络；覆盖优化；虚拟力；质心
中图分类号：TP393
文献标识码：A
文章编号：1000-9787(2016)11-0074-03
Research on WMsNs coverage based on virtual force algorithm
LIUJun
( Department of Information Engineering Engineering University of CAPF,Xi'an 710086,China)
Abstract: In order to improve area coverage rate of wireless multimedia sensor networks( WMSNs ), after sensor nodes are randomly deployed, by regulating sensing direction of sensor nodes, enable node rotates from perception overlapping areas to cover blind areas, so as to enhance network coverage rate. Aiming at problem of existing algorithms that coverage efficiency and covering rate can' t be unified, propose an improved virtual force algorithm related with coverage redundancy( VFARCR ), the algorithm using sensor nodes to sense repulsion between the centroid point of fan-shaped area, adjust sensing direction, and size of direction adjusting is determined by coverage redundancy, virtual force and coverage redundancy control rotating of sensor collectively. Simulation results show that the algorithm improves coverage efficiency and coverage effect and improve performance of virtual force covering algorithm.
Key words : wireless multimedia sensor networks( WMSNs ); coverage optimization; virtual force ; centroid
0引言
传统的无线传感器网络（wireless sensornetworks， WSNs)只提供简单的感知数据.如温度、湿度、震动等1-3]。随着WSNs的应用需求越来越广泛以及相关技术不断提高，无线多媒体传感器网络（wirelessmultimediasensornet-works，WMSNs)应运而生，WMSNs能够提供更复杂的数据，如语音、图像和视频等。所以，相比于传统的WSNs， WMSNs更加全面地反映监测环境的真实情况，能够满足更广泛的需求[4-6]。
在无线多媒体节点的覆盖优化过程中，节点的方向调整规则直接关系到覆盖效率。现有的研究中，节点的方向变化基本上是接固定步长调整7或连续性调整8」，存在计算量较大、优化时间较长，效率相对较低的问题。本文提出一种改进的基于虚拟力覆盖元余算法（virtualforcealgo-
收稿日期：2015-12-03
rithm related with coverage redundancy,VFARCR),解决优化
精度与优化时间的矛盾。 1WMSNs覆盖问题研究 1.1方向可调感知模型
改进文献[8]的感知模型，本文定义五元组表示多媒体传感器的感知模型，即(s，V（：）,α，Q，R），改进的模型如图1所示，其中，s为传感器节点i的位置坐标s,-)，节点随机部署后，位置坐标不会变动；V（t)为传感器节点在t时刻的感知方向；α为感知中心线距离扇形感知区域两侧边界的夹角，2α为传感器感知区域的夹角；Q为传感器节点i的质心位置坐标Q(x，>），在优化调整传感器的方向的过程中，节点的质心坐标会随着感知方向的变化而变化；R为传感器节点的感知半径。