摘要：針對分布式貪心算法(DGreedy)以傳感器節(jié)點的剩余能量為優(yōu)先級，節(jié)點處理順序沒有考慮相鄰節(jié)點間的關系對網(wǎng)絡覆蓋率的影響，從而影響覆蓋率的不足，在此提出了一種新的有向傳感器網(wǎng)絡覆蓋算法。基于全局貪心的原則，以節(jié)點一重覆蓋區(qū)域面積的大小為優(yōu)先級，優(yōu)先確定一重覆蓋區(qū)域面積最大的傳感器節(jié)點方向，從而保證傳感器網(wǎng)絡的一重覆蓋區(qū)域面積更大，重疊覆蓋區(qū)域較少。對比實驗結果表明，該算法能有效提高覆蓋率。
關鍵詞：有向傳感器網(wǎng)絡；全局貪心；一重覆蓋；Matlab

0 引言
覆蓋問題是無線傳感器網(wǎng)絡的一個基本問題，是近年來該領域的研究熱點。目前多數(shù)覆蓋控制的研究成果都是基于滿足全向性感知模型的傳感器進行的，但在實際應用中，許多有向傳感器，如視頻傳感器，已被廣泛應用于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡中。與基于滿足全向性感知模型的無線傳感器網(wǎng)絡相比，有向傳感器網(wǎng)絡的覆蓋問題更復雜，是該領域的一個重要研究方向。
Ma等首先提出了有向傳感器網(wǎng)絡的概念，設計了一種有向傳感器感知模型，并研究了有向傳感器網(wǎng)絡的覆蓋完整性問題。文獻等都采用了基于虛擬勢場的思想進行有向傳感器網(wǎng)絡覆蓋控制。陶丹等在文獻中設計了一種方向可調的感知模型，并以此為基礎首先提出了基于虛擬勢場的有向傳感器網(wǎng)絡覆蓋增強算法，通過引入“質心”的概念，將有向傳感器用質心點代替，并將有向傳感器網(wǎng)絡的覆蓋問題轉化為質心分布問題，質心點在虛擬力的作用下運動，消除感知盲區(qū)和重疊區(qū)。傳統(tǒng)基于虛擬勢場的有向傳感器網(wǎng)絡覆蓋增強算法只判斷和調整方向，節(jié)點的調整量為固定值，針對這一問題，黃帥等在文獻中利用虛擬力與角度調整量間的關系，根據(jù)虛擬力的大小改變節(jié)點的角度調整量，提高了網(wǎng)絡的調整效率。但是，以上基于虛擬勢場思想的無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋方法，每個節(jié)點均需計算多個相鄰節(jié)點的合力，節(jié)點受力隨轉動過程不斷變化，使得算法較復雜；且節(jié)點根據(jù)力矢量的大小和方向進行轉動，轉動角度取值過小會增加調整時間，取值過大則會引起頻繁的計算和傳感方向的反復調整，且因合力未必為0，可能導致調整過程中角度往復震蕩。文獻提出了一種分布式貪心算法(DGreedy)，以傳感器節(jié)點的剩余能量為優(yōu)先級，每個傳感器基于局部貪心原則選擇工作方向，使傳感器網(wǎng)絡覆蓋盡可能大的區(qū)域。但是，DGreedy算法受傳感器節(jié)點處理順序影響較大，以剩余能量為優(yōu)先級的方法沒有考慮節(jié)點問覆蓋區(qū)域的相互影響，從而影響整個網(wǎng)絡的覆蓋率。
本文基于全局貪心原則，提出了一種有向傳感器網(wǎng)絡覆蓋算法。以節(jié)點各方向下一重覆蓋區(qū)域的大小為優(yōu)先級，優(yōu)先確定一重覆蓋區(qū)域面積最大的傳感器節(jié)點方向，保證了傳感器網(wǎng)絡的一重覆蓋區(qū)域面積更大，重疊覆蓋區(qū)域較少。對比實驗驗證了本文算法的有效性。

1 覆蓋算法
1．1 DGreedy算法
分布式貪心算法DGreedy由程衛(wèi)芳等人提出，并應用于有向傳感器網(wǎng)絡覆蓋中。DGreedy假設傳感器節(jié)點不同方向的感應范圍互不重疊，4個可選方向的傳感器節(jié)點示例如圖1所示，圖中Si,j表示第i個傳感器的第j個方向。文中還假定所有傳感器節(jié)點具有相同的結構。給每個傳感器分配一個彼此不同的優(yōu)先級，并定義Gi,j表示節(jié)點Si的第J個方向上，沒有被更高級的感應鄰居所覆蓋的面積。