無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中柵欄覆蓋問題研究.pdf

1、近年來，隨著無線通信技術(shù)，微技術(shù)的日益成熟，無線多跳傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks, WSNs）的柵欄式覆蓋方法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到軍事、國(guó)防、工業(yè)等各個(gè)鄰域。柵欄式覆蓋主要用于邊境的入侵監(jiān)測(cè)。如何高效地構(gòu)建柵欄覆蓋與提高柵欄覆蓋的網(wǎng)絡(luò)生命期是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中兩大重要研究主題。
　　在WSNs中確定監(jiān)測(cè)任務(wù)后，選擇盡可能少的傳感節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建更多的完成監(jiān)測(cè)任務(wù)的集合，能大大提高網(wǎng)絡(luò)的性能，降低網(wǎng)絡(luò)的能耗，而且

2、能降低傳感節(jié)點(diǎn)之間的通信開銷，減少相鄰的傳感節(jié)點(diǎn)時(shí)間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)冗余度。本文的目標(biāo)是改進(jìn)傳統(tǒng)的構(gòu)建柵欄覆蓋算法，提出高效的策略來延長(zhǎng)柵欄覆蓋的網(wǎng)絡(luò)生命期。
　　本文的第3章開始闡述自己的工作，完成的工作如下：
　　首先，針對(duì)1-柵欄覆蓋的監(jiān)測(cè)任務(wù)下，傳統(tǒng)的構(gòu)建柵欄覆蓋算法計(jì)算得到的柵欄存在邊交叉的缺陷大大降低了網(wǎng)絡(luò)性能的不足，本文提出了改進(jìn)算法：構(gòu)建非交叉強(qiáng)柵欄覆蓋算法(CPBC),構(gòu)建非交叉弱柵欄覆蓋算法（CWBC）。CPB

3、C是一種基于分治法的選擇傳感節(jié)點(diǎn)策略而CWBC是一種基于自上而下地選擇傳感節(jié)點(diǎn)策略。本文還提出了一種新型的概念——不完美柵欄覆蓋，并且提出了一個(gè)利用冗余傳感節(jié)點(diǎn)在相鄰?fù)昝罇艡谥g構(gòu)建不完美柵欄覆蓋算法（CIBC）來延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命期。
　　其次，針對(duì)在k-柵欄覆蓋的監(jiān)測(cè)任務(wù)下，現(xiàn)有研究工作主要考慮了k-柵欄覆蓋的監(jiān)測(cè)問題，而對(duì)于節(jié)點(diǎn)的傳輸問題是假設(shè)在一跳環(huán)境下進(jìn)行傳輸?shù)?，但是?jié)點(diǎn)的通信半徑有限，一跳傳輸環(huán)境具有局限性。本文綜合考慮了k

4、-柵欄覆蓋的監(jiān)測(cè)和傳輸，在多跳傳輸環(huán)境下，相鄰柵欄之間可能存在干擾，降低柵欄覆蓋的網(wǎng)絡(luò)生命期，因此基于協(xié)議干擾模型設(shè)計(jì)了抗干擾k-柵欄覆蓋算法。本文首先闡述了相鄰柵欄之間是如何產(chǎn)生干擾，然后設(shè)計(jì)了一個(gè)高效的分布式算法構(gòu)建通信干擾拓?fù)鋱D，并且基于極大獨(dú)立集的選擇策略計(jì)算得到抗干擾的k-柵欄覆蓋。
　　最后，本文使用JAVA語言設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)模擬器并實(shí)現(xiàn)本文提出的算法。仿真實(shí)驗(yàn)表明：1-柵欄覆蓋的監(jiān)測(cè)任務(wù)下，CPBC比傳統(tǒng)的構(gòu)建強(qiáng)柵欄覆