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无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,对其进行处理,并传送到用户终端,从而真正实现“无处不在的计算”理念。无线传感器网络已成为一个新兴的前沿热点研究领域,被认为是将对二十一世纪产生巨大影响力的技术之一。 在无线传感器网络中,传感器是体积微小的嵌入式设备,采用能量有限的电池供电,它的计算能力和通信能力都十分有限,为了有效地解决无线传感器网络的能量效率问题,所以除了要设计能量高效的MAC协议、路由协议以及应用层协议之外,还要设计优化的网络拓扑控制机制。现有的大部分拓扑控制算法都是针对同构网络(即假定各传输节点完全相同的网络)进行的。然而,在实际应用中,传感器网络的各节点的发射半径往往是不同的,这就形成了一种异构的无线传感器网络。研究表明如果将同类传感器网络中的拓扑控制方法直接应用于异类传感器网络会对网络的连通性,功率效率等特性产生一定的影响。因此,针对异类传感器网络的拓扑控制算法的研究对传感器网络的能量控制有着十分重大的意义。 本文首先总结归纳了无线传感器网络的结构、特点及其应用;分析了传感器网络中的关键技术;然后重点归纳了现有解决传感器网络拓扑控制的策略方法。最后从拓扑控制的角度研究了传感器网络,并提出了一种基于异构无线传感器网络(HeterogeneousWirelessSensorNetworks)的拓扑控制算法,并对算法进行了分析与仿真,讨论了其连通性、功率效率、可扩展性等特性。 通过分析和仿真表明,这种算法能够提供了一种能够解决有着不同最大传输功率的异构无线传感器网络的拓扑控制问题的方法,由其生成的最小功率拓扑能够保证:任意2个节点之间的连通性和最大拓扑一致以及节点可以以其最小传输功率来覆盖最小数目的邻近节点,为拓扑控制在异构传感器网络中的进一步应用提供了理论基础;同时也提供了一种有效解决无线传感器网络中能量效率问题的途径。