【摘 要】
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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)应用范围遍及各个领域,WSN最早被美国军方关注研究,其主要用于采集观察者所需要的信息,在恶劣的环境中,人类无法亲自采集信息,
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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)应用范围遍及各个领域,WSN最早被美国军方关注研究,其主要用于采集观察者所需要的信息,在恶劣的环境中,人类无法亲自采集信息,所以采用传感器来收集和感知特定区域范围内的各种信息,例如风速,音量,降水量等信息。每个传感器感知范围不同和其携带的能量有限,为了保证数据的完整性,我们一般会在监测环境中随机放置高密度的传感器节点,但这样通常以网络能量的巨大消耗为代价,而且没有考虑WSN的应用成本。目前节点调度算法的研究中,不能同时满足完全覆盖目标区域和WSN能源消耗最少的目的,通过对传感器各部分功能消耗能量的分析,发现当传感器节点休眠的时候,传感器节点的能源消耗最低,那么我们可以唤醒最少的节点使其工作,使其余的传感器节点进行休眠状态,同时达到完全覆盖区域和降低网络能源消耗的要求,所以本文基于这种思想来设计一种新的节点调度的算法。布尔逻辑的可满足性问题(Boolean Satisfifiability Problem,SAT)是一个NP完全问题,并且已经得到了解决,它是计算机理论和应用的核心问题并且在世界解决NP问题上处于领先地位,SAT问题在众多NP问题上的被应用,例如在实际生活中的很多问题都可以转化为SAT问题进行求解,例如密码验证,电路设计,排序等问题。目前WSN普遍存在高能耗和应用对目标区域覆盖率高要求的两个问题,所以本文基于这两个问题,设计出一种高效的算法,即基于MiniSAT的节点调度算法,本文提出的算法可以对节点进行合理地调度,通过把节点的调度问题转化为SAT问题,之后分别从逻辑层面和实现层面两方面进行分析,最后采用MiniSAT求解器来得到实验的结果,而且由于MiniSAT求解器(一种SAT求解器)代码的开源性和结构的简洁性,所以用MiniSAT求解器自动化求解答案的速度会很快。实验结果表明:本文设计的算法找出了最少的节点数目,只要唤醒它们就可以全部覆盖观察者需要监测的区域。通过与传统算法比较分析,在全部覆盖观察者需要监测区域的前提下,该算法唤醒需要工作的节点数量比传统算法少,并且通过和现有的几种节点调度算法进行比较分析,发现在相同的条件下,现有的几种算法无法对监测区域达到全部覆盖的效果,但本算法对监测区域的覆盖率达到了100%,所以该算法不仅完全覆盖了需要被监测的目标区域,而且降低了WSN的能耗和应用成本,使WSN能得到广泛应用。
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