有向傳感器網(wǎng)絡柵欄覆蓋研究.pdf

1、有向傳感器網(wǎng)絡作為無線傳感器網(wǎng)絡一種特殊形態(tài)，增加了具有方向性的傳感器節(jié)點如視頻傳感器、微型麥克風、雷達等，可以采集視頻、音頻、圖像等多媒體信息。覆蓋控制作為無線傳感器網(wǎng)絡的首要問題，它可對網(wǎng)絡的時空資源優(yōu)化分配。柵欄覆蓋作為覆蓋控制的子問題，主要研究移動目標穿越監(jiān)控區(qū)域時被傳感器節(jié)點監(jiān)測的問題。目前，傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡柵欄覆蓋控制研究已經(jīng)積累了一定研究成果，但有向傳感器網(wǎng)絡的柵欄覆蓋只取得初步成果。因此，迫切需要對有向傳感器網(wǎng)絡中柵欄

2、覆蓋控制算法進行探討與研究。本文針對有向傳感器網(wǎng)絡中柵欄覆蓋，進行了如下幾方面研究：
　　(1)研究了由可移動傳感器與固定傳感器組成的有向傳感器網(wǎng)絡中的強柵欄覆蓋問題。當有向傳感器節(jié)點隨機部署于窄帶區(qū)域，傳感器之間存在大量重疊感知區(qū)域，產(chǎn)生大量冗余信息，不利于資源的有效利用。本文引入了重疊感知比OSR（overlap-sense ratio）概念，基于OSR對隨機部署后形成的強連通簇內(nèi)節(jié)點進行調(diào)節(jié)，減少了重疊感知區(qū)域；針對如何利用

3、可移動傳感器填充柵欄間隙問題，將該問題轉(zhuǎn)化為二部圖賦權匹配問題。并利用改進的匈牙利算法進行解決，最后，提出OSR-SBC算法。仿真實驗表明該算法較大幅度減少覆蓋重疊區(qū)域，同時，所需可移動傳感器節(jié)點數(shù)目與移動距離較大幅度減少。
　　(2)研究了有向傳感器網(wǎng)絡中路徑覆蓋問題。路徑覆蓋本質(zhì)是著名的art gallery問題，它是NP-hard問題。本文提出以節(jié)點“鄰居集”共同覆蓋率為導向因子的改進粒子群覆蓋增強算法。首先，將路徑覆蓋模型

4、轉(zhuǎn)化為尋求節(jié)點最優(yōu)朝向的優(yōu)化問題，并將標準粒子群算法應用于該優(yōu)化問題的解決。其次，針對標準粒子群算法收斂時間長、易陷入局部極值等缺點，提出節(jié)點“鄰居集”共同覆蓋率概念，并將其作為導向因子指導微粒的進化，進而得到最優(yōu)網(wǎng)絡覆蓋。最后，通過仿真測試算法的性能。實驗結果表明改進的粒子群路徑覆蓋增強算法能夠明顯地提高路徑覆蓋率且克服了標準粒子群算法的缺點。
　　綜上所述，本文對有向傳感器網(wǎng)絡強柵欄覆蓋構建和路徑覆蓋兩方面進行研究，并通過仿真