無(wú)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(guò)無(wú)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(shí)更改,還可以跟互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有線或無(wú)線方式的連接。通過(guò)無(wú)線通信方式形成一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。目前,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛地應(yīng)用于國(guó)防軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)等行業(yè)中。根據(jù)WSN特點(diǎn),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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法勝任的應(yīng)用。本文首先對(duì)WSN中的經(jīng)典算法（LEACH算法與GAF算法）進(jìn)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(guò)隨機(jī)選擇簇頭節(jié)點(diǎn),平攤網(wǎng)絡(luò)中能量損耗,達(dá)到有效地利用能量進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的目標(biāo)。GAF算法是一種利用節(jié)點(diǎn)地理位置進(jìn)行分簇,并對(duì)節(jié)點(diǎn)選擇性地進(jìn)行休眠的路由算法。在GAF算法中,網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通過(guò)協(xié)商確定哪個(gè)節(jié)點(diǎn)激活、關(guān)閉、睡眠,節(jié)點(diǎn)通過(guò)變換角色平衡能量的消耗,利用這種方式,GAF算法延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的壽命。但是GAF算法沒(méi)有對(duì)簇頭節(jié)點(diǎn)作出優(yōu)化,這樣容易導(dǎo)致某塊區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)會(huì)提前死去。其次本文闡述了IGAF（一種改進(jìn)后的GAF算法）,IGAF是一種基于距離跟能量綜合進(jìn)行選... 

【文章來(lái)源】：湖南科技大學(xué)湖南省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

無(wú)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潆S機(jī)性很高。對(duì)于這種問(wèn)題，該方法需要設(shè)計(jì)協(xié)議對(duì)拓?fù)溥M(jìn)行維護(hù)，保障網(wǎng)絡(luò)的暢通。第二種方法首要條件是節(jié)點(diǎn)必須擁有定位功能。在傳感器節(jié)點(diǎn)定位出自己的坐標(biāo)位置后，傳感器根據(jù)所定位的坐標(biāo)位置就可以構(gòu)建一個(gè)路徑能量擴(kuò)展因子等于常數(shù)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。第三種解決方式基于傳感節(jié)點(diǎn)本身的很多參數(shù)能夠被檢測(cè)到，利用這些參數(shù)計(jì)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(diǎn)的位置經(jīng)常變動(dòng)，所以無(wú)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間也不相同。拓?fù)淇刂凭褪亲寕鞲衅鞴?jié)點(diǎn)按照一定規(guī)則進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的組建。在一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，要學(xué)會(huì)合理布置傳感器節(jié)點(diǎn)，假如傳感器節(jié)點(diǎn)部署得過(guò)于松散會(huì)導(dǎo)致無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的傳輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者某塊被監(jiān)測(cè)的區(qū)域內(nèi)不能被無(wú)線傳感器所感知；假如傳感器節(jié)點(diǎn)部署得過(guò)于密集就會(huì)導(dǎo)致某塊區(qū)域被多個(gè)節(jié)點(diǎn)重復(fù)監(jiān)測(cè)，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)使用浪費(fèi)，不能達(dá)到一個(gè)最優(yōu)的利用效率。對(duì)于上述的這些問(wèn)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(jìn)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(diǎn)位置計(jì)算方法1.三邊測(cè)量法如圖2.1所示，三邊測(cè)量法的基本前提條件是知道三個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)以及信標(biāo)節(jié)點(diǎn)到未知節(jié)點(diǎn)之間的距離，如圖2.2所示。其中，因?yàn)锳，B，C三個(gè)節(jié)點(diǎn)是信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，所以就能夠得知它們的坐標(biāo)分別是11,yx，22,yx，33,yx，同時(shí)還能夠獲取到要求得的傳感器節(jié)點(diǎn)到信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離是321,,ddd，假設(shè)未知節(jié)點(diǎn)D的坐標(biāo)為yx,。圖2.1三邊測(cè)量Figure2.1threesidemeasurement

第二章WSN相關(guān)概念-12-圖2.2三角測(cè)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(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，就可以通過(guò)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(duì)應(yīng)圓的半徑為321,,rrr，我們就可以利用上述所講的三邊測(cè)量法求出節(jié)點(diǎn)D的坐標(biāo)。3．極大似然估計(jì)法極大似然估計(jì)法的原理是求解一個(gè)使得估計(jì)距離與測(cè)量距離之間的差值最小的點(diǎn)，同時(shí)就將該節(jié)點(diǎn)作為未知的節(jié)點(diǎn)的位置。如圖2.3所示，參與未知節(jié)點(diǎn)定位的各個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為niyxii2,1,。這種算法的基本思想是：一個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠獲取很多信息以至于能組成一個(gè)由多個(gè)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(shí)定位路跨越多跳的一系列節(jié)點(diǎn)，它的估計(jì)位置就能夠通過(guò)最小測(cè)量值間的誤差以及殘余項(xiàng)來(lái)獲取，具體過(guò)程如下：已知n個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為niyxii2,1,，它們到D點(diǎn)的距離分別是nidi2,1，假設(shè)D點(diǎn)的坐標(biāo)為yx,那么存在下列關(guān)系：222212121nnndyyxxdyyxx(2-6)


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