基于位置信息的改进LEACH算法研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:liqiusheng2009
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近年来,随着科技的进步,各种低功耗、低成本、多功能的传感器被生产出来,广泛应用于各种领域。无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)正是代表了这个新兴方向的发展趋势倍受广大学者和工程技术人员的关注,被认为是21世纪最重要的技术之一。定位是WSN中的一个关键技术。有了可用的位置信息后,不仅可以提高协议效率,而且可以开发许多新的应用,比如在气象监测、环境监测、包裹跟踪、图书档案管理中,位置是主要内容。现有的无线传感器网络协议多数都是针对数据信息进行研究,而对位置信息的研究很少。本文针对位置信息这一概念,在LEACH协议的基础上研究基于位置信息的无线传感器网络定位问题。本文以LEACH协议为基础,分析并提出了其中存在的不足,如分簇数量过于随机、簇头的选择没有任何限制、簇头与基站单跳通信等。同时还分析了无线传感器网络的DV-Hop定位算法。该算法仅需要少量通信和简单计算,但它粗略认为相邻节点间为一跳距离及一跳之外的节点通过固定跳数进行计算,没有考虑实际节点分布不均情况和“以曲代直”问题,因此结合RSSI测距算法和解析几何原理对其进行改进,将相邻节点按照测距结果是否大于选定的阈值细分为半跳和一跳以及一跳之外的节点距离用解析几何公式进行修正。改进后的算法取得了较原有结果更高的精度。针对LEACH协议的问题,结合改进的DV-Hop定位算法和Kmeans聚类算法提出了基于DV-Hop的改进LEACH协议。该协议首先通过DV-Hop定位算法确定每个未知节点的位置,然后依据这些位置信息通过Kmeans聚类算法分成较为合理的簇,接着通过集中式算法在每个簇中选取能量最大的节点作为簇头节点,最后采用单跳与多跳相结合的多链式通信方式来发送数据。力求在返回位置的同时达到降低网络能耗,延长网络生存周期的目的。实验将LEACH、LEACH-C、DEEAC和改进算法在不同的两个场景进行对比,结果表明改进后的算法更好地平衡了网络负载,节省了系统能量。
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