虛擬勢場力是把網(wǎng)絡(luò)中每一個移動節(jié)點看作一個虛擬的帶電粒子，相鄰節(jié)點之間存在排斥力和吸引力兩種相互作用力。由于接近開關(guān)受勢場斥力的作用，傳感器節(jié)點迅速擴展開來;由于受勢場引力的作用，傳感器節(jié)點之間的距離不會無限擴大，兩者共同作用，使網(wǎng)絡(luò)最終達到平衡狀態(tài)，此時整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域可達到最大化。在自組織過程中，節(jié)點并不是真正移動的，而是先由簇首計算出虛擬路徑，然后指導(dǎo)簇內(nèi)節(jié)點進行一次移動，以節(jié)省能量。
在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化過程中，各接近開關(guān)無線傳感器節(jié)點根據(jù)其所受合力的大小和方向移動相應(yīng)距離，直至達到受力平衡或可移動距離的上限。假設(shè)傳感器節(jié)點S所受虛擬力為F，接近開關(guān)無線傳感器節(jié)點SJ對節(jié)點SI的力為FU;FIR和FIA分別為障礙物和熱點區(qū)域?qū)o線傳感器節(jié)點SI的作用力。
分別為利用虛擬力對10和70個傳感器節(jié)點進行覆蓋控制的仿真，從仿真可以看出，節(jié)點很好的部署在監(jiān)測區(qū)域中，最大化的增大網(wǎng)絡(luò)覆蓋率。值得注意的是，最終覆蓋率除了受網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點數(shù)量的影響，還受到距離閾值及虛擬引力和斥力系數(shù)的影響。當(dāng)DM過小或者虛擬引力系數(shù)過大時，節(jié)點分布較密集，網(wǎng)絡(luò)覆蓋率無法得到保證;當(dāng)DM過大或者虛擬斥力系數(shù)過小時，節(jié)點分布過疏，連通度無法得到保證，從而會形成探測盲區(qū)。因此需要采用優(yōu)化算法進行系數(shù)優(yōu)化。 |
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