無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)覆蓋問題研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)早已成為進(jìn)化計(jì)算體系研究的熱點(diǎn)，對(duì)如國防安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能家居、農(nóng)業(yè)及醫(yī)療等諸多領(lǐng)域起到很大的推動(dòng)作用?；跓o線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)能夠很好的聯(lián)絡(luò)物理與數(shù)字世界，它幫助人們更有效的觀測(cè)目標(biāo)、采集信息，進(jìn)而執(zhí)行制定的策略。這標(biāo)示無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在如森林火災(zāi)或戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境等許多目標(biāo)監(jiān)控的情形中有著很大的發(fā)展應(yīng)用潛力。但鑒于對(duì)這一類系統(tǒng)的復(fù)雜度及最重要的目標(biāo)覆蓋問題尚未很好的解決，并且很少有深層次的理論研究，這都阻礙了無線

2、傳感器網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用中的推進(jìn)。本論文針對(duì)這方面研究的不足建立普遍適用的優(yōu)化模型，并且進(jìn)一步進(jìn)行理論分析，提出實(shí)際有效的節(jié)能算法，推進(jìn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際中的應(yīng)用。本文的具體的研究內(nèi)容:
　　(1)針對(duì)同構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)靜止目標(biāo)覆蓋問題，提出借由松弛及基于列生成算法兩個(gè)理論。前者建立了以線性優(yōu)化為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)生命周期的上界方程，此理論為有效算法的性能比較建立了基準(zhǔn)?；诜种蔚枷氲牧猩伤惴朔饲叭怂嶝澬募皢l(fā)式算法無性能保障的

3、不足。重要的是，所提理論具有普適性，即對(duì)不同的覆蓋問題只需調(diào)整優(yōu)化框架中的某些細(xì)節(jié)，就可以產(chǎn)生有效的算法。
　　(2)針對(duì)異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中有路由需求的靜止目標(biāo)覆蓋問題，重點(diǎn)解決在保持對(duì)不同種類、不同需求的目標(biāo)覆蓋情況下，如何通過對(duì)路由的調(diào)度最優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的生命周期。在對(duì)問題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模后，提出改進(jìn)的列生成算法，它把基于列生成的算法與可取得較好初始可行基加快收斂速度的隨機(jī)選擇算法結(jié)合起來，并且改進(jìn)算法終止條件進(jìn)一步加速收斂，進(jìn)而求得

4、最優(yōu)解。實(shí)驗(yàn)探究和分析了網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（如初始可行基、通訊半徑、傳感半徑等）對(duì)網(wǎng)絡(luò)生命周期的影響，驗(yàn)證了算法的有效性，該算法可對(duì)建立實(shí)際的系統(tǒng)提供指導(dǎo)。
　　(3)提出目標(biāo)非整型覆蓋問題，并建立新的覆蓋模型。新的非整型覆蓋模型:目標(biāo)其實(shí)并不需要在任一時(shí)刻都被覆蓋，若這樣，網(wǎng)絡(luò)的瓶頸目標(biāo)將大大限制生命周期，相對(duì)地，非整型覆蓋，如80％的時(shí)間內(nèi)被覆蓋，就可以滿足覆蓋要求。基于新的覆蓋模型設(shè)計(jì)了最優(yōu)節(jié)點(diǎn)分配算法。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法相比于列生