基于Voronoi盲區的三維無線傳感器網絡覆蓋優化算法

方 偉，梅希薇

(江南大學 物聯網工程學院，江蘇 無錫214122)

基于Voronoi盲區的三維無線傳感器網絡覆蓋優化算法

方 偉，梅希薇

(江南大學 物聯網工程學院，江蘇 無錫214122)

針對三維空間內無線傳感器網絡(wireless sensor network, WSN)的覆蓋優化問題，提出了一種基于Voronoi盲區的三維無線傳感器網絡覆蓋優化算法(blind-zone centroid-based scheme in three dimensional wireless sensor network area, BCBS-3D). BCBS-3D算法對隨機部署的無線傳感器進行Voronoi圖劃分，依據傳感器對應的三維Voronoi多面體的覆蓋情況構造盲區圖，將三維Voronoi盲區重心為候選優化位置，最大化覆蓋監測區域.仿真結果表明，在基于Voronoi圖的情況下， BCBS-3D算法在覆蓋率和平均移動距離方面具有優勢.

無線傳感網;三維空間;覆蓋優化;理論節點個數

0 引言

隨著無線傳感器網絡(WSN)[1]在更多領域的推廣，僅僅研究其在二維平面中的應用已經不能滿足人們對生產生活的需求.覆蓋優化作為WSN發展的關鍵技術之一，將其二維平面中的研究結果應用到三維空間成為當前研究的一個趨勢[2].在二維平面中，常用基于計算幾何的Voronoi圖劃分來設計覆蓋優化算法[3].在三維空間中，可以采用多胞形四面體剖分方式來設計覆蓋優化算法.四面體網格是Voronoi圖的幾何對偶圖，它有嚴格的數學定義和完備的理論基礎.

與二維平面的感知模型相比，三維均勻區域的覆蓋問題可以看成三維球覆蓋問題[4].Chen 等[5]研究了三維Voronoi單元的數據結構，依據拓撲信息提出了三維網格剖分方法.Zou等[6]提出了虛擬力(virtual forces algorithm,VFA)的概念，設計了在節點初始隨機放置后利用虛擬力完成自動部署……