传感器信息系统中的节能收集研究（Matlab代码实现）

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本文目录如下：

目录

1 概述

2 运行结果

3 参考文献

4 Matlab代码实现

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1 概述

部署由电池电量和无线通信有限的节点组成的传感器网络，以从现场收集有用的信息。以节能的方式收集感测信息对于传感器网络的长期运行至关重要。在W. Heinzelman等人（Proc. Hawaii Conf. on System Sci.， 2000）中，定义了数据收集问题，在一轮通信中，每个传感器节点都有一个数据包要发送到遥远的基站。如果每个节点将其感测数据直接传输到基站，那么它将迅速耗尽其功率。W. Heinzelman等人提出的LEACH协议是一种优雅的解决方案，其中形成集群以在传输到基站之前融合数据。通过随机分配选择传输到基站的集群头，与直接传输相比，LEACH 实现了 8 倍的改进，以节点死亡时间来衡量。在本文中，我们提出了PEGASIS（传感器信息系统中的节能收集），这是一种接近最优的基于链的协议，是对LICACH的改进。在PEGASIS中，每个节点仅与近邻通信，并轮流向基站发送信号，从而减少了每轮消耗的能量。仿真结果表明，当100%、300%、1%和20%的节点在不同的网络规模和拓扑下死亡时，PEGASIS的性能比利奇好约50%至100%。

能够进行大量计算和无线通信的廉价传感器正在变得可用[2]，[4]。可以部署传感器节点网络以从现场收集有用的信息，例如，在恶劣的物理环境中[13]。这些传感器节点收集音频、地震和其他类型的数据，并协作以在网络中执行高级任务，传感器节点受到可用电池电量的严重限制，限制了网络的使用寿命和质量。由于无线通信消耗大量电池电量，传感器节点应花费尽可能少的能量来接收和传输数据[5]，[10]，[12]。通信协议必须最大化节点的生存期[9]，通过使用节点之间的本地协作来减少带宽消耗，并容忍节点故障[14]。

2 运行结果

部分代码：

SN(i).dts=0;    % nodes distance from the sink
    SN(i).role=0;   % node acts as normal if the value is '0', if elected as a cluster head it  gets the value '1' (initially all nodes are normal)
    SN(i).pos=0;
    SN(i).closest=0;
    SN(i).prev=0;
    SN(i).dis=0;	% distance between two nodes headin towards to the cluster head from position 1
    SN(i).dis2=0;   % distance between two nodes headin towards to the cluster head from position 2
    SN(i).order=0;
    SN(i).sel=0;    % states if the node has already operated for this round or not (if 0 then no, if 1 then yes) 
    SN(i).rop=0;    % number of rounds node was operational
    SN(i).tel=0;    % states how many times the node was elected as a Cluster Head
    order(i)=0;

    hold on;
    figure(1)
    plot(x,y,xm,ym,SN(i).x,SN(i).y,'ob',sinkx,sinky,'*r');
    title 'Wireless Sensor Network';
    xlabel '(m)';
    ylabel '(m)';
    
end
 
    % Calculates Distance Between Each Node and the Sink (Base Station) %
 for i=1:n
    SN(i).dts=sqrt((sinkx-SN(i).x)^2 + (sinky-SN(i).y)^2);
    SN(i).Esink=Eelec*k + Eamp*k*(SN(i).dts)^2;
    T(i)=SN(i).dts;
 end
 
 
    A=sort(T,'descend'); % Creates array A containing the distance between each node and the sink,
                % sorted in an asceding order

     
     A_id(1:n)=0;
     % Creates array A_id which is sorted in a way that it's elements are
     % aligned with those of A. Contains the node ID
     for i=1:n
         for j=1:n
            if A(i)==SN(j).dts
               A_id(i)=SN(j).id;
            end
         end

SN(i).dts=0;    % nodes distance from the sink
    SN(i).role=0;   % node acts as normal if the value is '0', if elected as a cluster head it  gets the value '1' (initially all nodes are normal)
    SN(i).pos=0;
    SN(i).closest=0;
    SN(i).prev=0;
    SN(i).dis=0;    % distance between two nodes headin towards to the cluster head from position 1
    SN(i).dis2=0;   % distance between two nodes headin towards to the cluster head from position 2
    SN(i).order=0;
    SN(i).sel=0;    % states if the node has already operated for this round or not (if 0 then no, if 1 then yes) 
    SN(i).rop=0;    % number of rounds node was operational
    SN(i).tel=0;    % states how many times the node was elected as a Cluster Head
    order(i)=0;

    hold on;
    figure(1)
    plot(x,y,xm,ym,SN(i).x,SN(i).y,'ob',sinkx,sinky,'*r');
    title 'Wireless Sensor Network';
    xlabel '(m)';
    ylabel '(m)';
    
end
 
    % Calculates Distance Between Each Node and the Sink (Base Station) %
 for i=1:n
    SN(i).dts=sqrt((sinkx-SN(i).x)^2 + (sinky-SN(i).y)^2);
    SN(i).Esink=Eelec*k + Eamp*k*(SN(i).dts)^2;
    T(i)=SN(i).dts;
 end
 
 
    A=sort(T,'descend'); % Creates array A containing the distance between each node and the sink,
                % sorted in an asceding order

     
     A_id(1:n)=0;
     % Creates array A_id which is sorted in a way that it's elements are
     % aligned with those of A. Contains the node ID
     for i=1:n
         for j=1:n
            if A(i)==SN(j).dts
               A_id(i)=SN(j).id;
            end
         end

3 参考文献

文章中一些内容引自网络，会注明出处或引用为参考文献，难免有未尽之处，如有不妥，请随时联系删除。

4 Matlab代码实现