虚拟引力覆盖算法优化无线传感器网络

"无线传感器网络中基于虚拟力的覆盖算法，旨在解决无线传感器网络中的覆盖空洞问题，通过引入虚拟引力的概念来优化网络覆盖，并确保节点的连通性。该算法分为三部分：一是提出扩大网络覆盖范围的算法，减少覆盖空洞；二是维护邻居节点的连通性；三是设计覆盖特定感兴趣区域的策略。仿真结果显示，该算法在提高网络覆盖能力的同时，还能降低传感器节点的移动距离。该研究受到江苏省自然科学基金和国家自然科学基金的支持。" 无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）是现代物联网技术的重要组成部分，广泛应用于环境监测、军事侦察、灾害预警等多个领域。然而，由于传感器节点随机部署，容易形成覆盖空洞，导致数据采集和通信效率下降。为了解决这一问题，研究人员提出了一种基于虚拟力的覆盖算法。 虚拟力的概念借鉴了物理学中的引力模型，将每个传感器节点视为具有引力的物体，节点间相互作用产生引力，以模拟并优化网络的覆盖状态。通过调整节点位置，使得引力场能有效填充覆盖空洞，从而扩大网络的覆盖范围。算法的分析证明，这种方法可以有效地减少网络中的覆盖空洞，提高整体的覆盖性能。 为了保持网络的连通性，算法还考虑了节点间的连接状态。当节点移动以优化覆盖时，可能会破坏原有的邻接关系，导致网络分片。因此，算法中引入了维持邻居节点连通性的策略，确保在优化覆盖的同时，节点仍能保持有效的通信链路，防止孤立节点的出现。 此外，针对特定的感兴趣区域，算法还设计了一种针对性的覆盖策略。通过对目标区域的分析和节点的动态调度，使得这些关键区域得到更密集的覆盖，以满足特殊应用的需求。 仿真结果验证了该算法的有效性，表明其在增强网络覆盖能力和减少节点移动距离方面均表现出优越性能。这为无线传感器网络的部署和优化提供了新的思路，有助于提高网络的整体效能和能源效率，延长网络寿命。 这篇论文的研究成果对于提升无线传感器网络的性能和可靠性有着重要的理论与实践价值，特别是在大规模传感器网络部署和管理中，提供了一种新颖且实用的覆盖优化方法。