無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的覆蓋問題研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs)是由大量的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò),它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、無線通信技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)等,能夠利用傳感器實時監(jiān)測、感知和采集各種信息,并將這些信息以無線的方式通過匯聚節(jié)點發(fā)送給用戶。當(dāng)今社會,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已被廣泛用于軍事、環(huán)境和目標(biāo)檢測、災(zāi)害避免等領(lǐng)域。在實際應(yīng)用中,傳感器節(jié)點用電池供電,由于節(jié)點體積、成本和網(wǎng)絡(luò)工作環(huán)境的限制,導(dǎo)致節(jié)點的能量有限且無法更換。因此,如何利用有限

2、的電池能量實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的能量有效性,最大化延長網(wǎng)絡(luò)壽命是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的一個重要目標(biāo)。
　　覆蓋問題是能量有效性研究中的一個關(guān)鍵問題。網(wǎng)絡(luò)必須滿足特定的覆蓋要求才能保證有效地采集到所需的信息,滿足覆蓋要求是保證網(wǎng)絡(luò)的可用性的前提。在滿足覆蓋要求的前提下,將冗余節(jié)點調(diào)整到低能耗的休眠模式以節(jié)省能耗,通過節(jié)點調(diào)度,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)壽命的延長。
　　本文對覆蓋問題已有的研究成果進行了細致的研究,分析并總結(jié)了這些成果的優(yōu)缺點,針對不同的網(wǎng)絡(luò)

3、模型提出了一個能量有效的局部式覆蓋算法和一個隨機 k-覆蓋節(jié)點調(diào)度算法。并采用數(shù)學(xué)、圖論等理論分析與仿真實驗數(shù)據(jù)相結(jié)合的研究方法,確保并證明了算法的正確性與優(yōu)越性。本文的具體研究內(nèi)容如下:
　　本文的第三章提出了一個局部式覆蓋算法,用覆蓋集來解決覆蓋問題。該算法在生成覆蓋集時,充分考慮影響覆蓋效果的節(jié)點的關(guān)鍵因子,用代價函數(shù)來衡量節(jié)點對覆蓋貢獻的大小,優(yōu)先選擇對代價函數(shù)值大的節(jié)點加入到覆蓋集中,利用較少節(jié)點覆蓋盡可能多的目標(biāo)。本算

4、法能夠生成相交覆蓋集,理論證明,相交覆蓋集能夠有效地延長網(wǎng)絡(luò)的壽命。算法生成覆蓋集后,以覆蓋集為單位進行節(jié)點調(diào)度,實現(xiàn)了延長網(wǎng)絡(luò)壽命的目的。
　　為了提高網(wǎng)絡(luò)的容錯性,提出了一個隨機 k-覆蓋節(jié)點調(diào)度算法。該算法同時考慮確定和隨機傳感模型下的k-覆蓋問題,首先在確定傳感模型下分析隨機 k-覆蓋問題,得到了確定傳感模型下實現(xiàn) k-覆蓋所需要的最小的節(jié)點數(shù)目,然后將結(jié)果擴展到隨機傳感模型下,通過調(diào)度算法得到了隨機傳感模型下的實現(xiàn) k-