基于能量优化的三维无线传感器网络覆盖算法*

孙爱晶，朱鑫鑫，王 磊

(西安邮电大学 通信与信息工程学院，陕西 西安 710121)

0 引 言

节点部署在无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)中是十分重要的一环，拥有不可替代的作用，而对于WSNs中的能量问题,路径寻优问题以及定位问题等均有重要的影响。如何能在保证网络的覆盖以及提高网络的连通容错率的同时延长网络的使用寿命在现阶段受到了很多研究者的关注[1]。文献[2]从WSNs算法的部署方式，监测目标以及节点是否移动等方面进行分析对比，并给出了WSNs算法的应用关键点以及未来发展趋势。文献[3]通过对比适于空间镶嵌的几种凸多面体，得出截角八面体在一定条件下的覆盖效果最优。文献[4]提出了一种基于空间镶嵌的三维WSNs覆盖机制，并在覆盖的基础上考虑了漏洞检测与修复的问题。文献[5]对三维曲面进行网格划分后在引入差分进化算法来对传感器节点的位置坐标进行优化。文献[6]提出了利用传感器节点半径可调的机制来完成三维空间的覆盖。文献[7]提出了基于方向梯度的三维表面覆盖连通方法。由于前提环境的设置，只针对三维环境下的表面进行了覆盖。文献[8]提出了基于网格的分布式能量有效k覆盖多连通部署算法。该算法考虑了节点在分布式部署情况下的通信半径问题，但并未应用在三维场景下，在实际应用中仍然存在一定的局限。

针对以上问题，本文提出了一种基于能量优化的三维空间镶嵌WSNs覆盖算法。以截八面体为子单元填充三维空间，将传感器节点部署在子单元的顶点上，并在节点部署时采用休眠与唤醒策略来减小节点的能量消耗，且在休眠与唤醒策略中加入了改进后的人工蜂群算法以改善休眠与唤醒算法中节点的选取问题。……