面向目標(biāo)關(guān)聯(lián)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化覆蓋控制算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、微機(jī)電制造技術(shù)、無線通信技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的一種新興的信息獲取技術(shù)。它在軍事、環(huán)境監(jiān)控以及醫(yī)療方面具有廣闊的應(yīng)用前景，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為社會(huì)帶來的不可估計(jì)的價(jià)值激發(fā)了人們對(duì)該技術(shù)研究的熱情。
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心問題是覆蓋問題。覆蓋指的是在節(jié)點(diǎn)能量、通信帶寬、計(jì)算處理能力等資源普遍受限的情況下，通過對(duì)具有感知能力的節(jié)點(diǎn)的調(diào)度，實(shí)現(xiàn)感知、監(jiān)

2、視、傳感、通信等各種服務(wù)質(zhì)量的提高，最終使網(wǎng)絡(luò)資源得到優(yōu)化分配。如何在保證監(jiān)測(cè)區(qū)域覆蓋質(zhì)量的同時(shí)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期，是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要解決的重要問題。在實(shí)際應(yīng)用中，傳感器網(wǎng)絡(luò)一般被部署在戰(zhàn)場(chǎng)、沙漠等工作人員不可達(dá)到的環(huán)境中，我們需要利用節(jié)點(diǎn)的高度冗余來保證網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性和數(shù)據(jù)的精確性。本文研究的重點(diǎn)是如何保證監(jiān)測(cè)區(qū)域的多重覆蓋，以及目標(biāo)在多重覆蓋的情況下的節(jié)點(diǎn)調(diào)度問題。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)針對(duì)正方形監(jiān)測(cè)區(qū)域的覆蓋是否要考

3、慮邊界區(qū)域的問題進(jìn)行了討論和研究。研究發(fā)現(xiàn)：監(jiān)測(cè)區(qū)域的面積遠(yuǎn)大于傳感節(jié)點(diǎn)的感知范圍時(shí)，不需要考慮非邊界節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量的影響，反之，需要對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域邊界節(jié)點(diǎn)和非邊界節(jié)點(diǎn)采取不同的覆蓋策略，以保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋的質(zhì)量。本文通過理論推導(dǎo)出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平均覆蓋率與監(jiān)測(cè)區(qū)域的邊長(zhǎng)l和節(jié)點(diǎn)感知半徑r的關(guān)系。它能夠很好地解決由于位置不同而對(duì)覆蓋率產(chǎn)生影響的問題，且根據(jù)平均覆蓋率可以近似地計(jì)算出滿足多重覆蓋所需的節(jié)點(diǎn)數(shù)量。
　　(2)針對(duì)自適應(yīng)休

4、眠算法（Probing Environment and Adaptive Sleeping，PEAS)在節(jié)點(diǎn)調(diào)度過程中，存在節(jié)點(diǎn)能耗不均衡、網(wǎng)絡(luò)的生命周期較短的問題，提出一種基于加權(quán)的優(yōu)化覆蓋算法。該算法對(duì)最小頻繁項(xiàng)的目標(biāo)所對(duì)應(yīng)的傳感節(jié)點(diǎn)按能量高低進(jìn)行劃分集合，使各集合都能夠獨(dú)立覆蓋最小頻繁項(xiàng)的目標(biāo)，以達(dá)到局部的優(yōu)化?？紤]到傳感節(jié)點(diǎn)覆蓋目標(biāo)數(shù)和剩余能量對(duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)生存周期的影響，我們對(duì)邊緣未覆蓋的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)采用加權(quán)的方式進(jìn)行覆蓋。仿真結(jié)