無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋中的部署與網(wǎng)絡(luò)壽命研究.pdf

1、自上個(gè)世紀(jì)70年代以來，傳感器技術(shù)，無線通信技術(shù)，嵌入式和微機(jī)電系統(tǒng)的快速發(fā)展，極大地推動(dòng)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展，以低成本、多功能、自組織等為特點(diǎn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)正受到越來越多的關(guān)注。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，為了避免傳感器能量耗盡或外界破壞而無法繼續(xù)工作，部署的傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量往往大于實(shí)現(xiàn)完全覆蓋所需要的節(jié)點(diǎn)數(shù)量。設(shè)計(jì)一個(gè)保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋的同時(shí)而又盡量減少網(wǎng)絡(luò)中的傳感器數(shù)量的覆蓋算法就顯得尤其重要。
　　傳感器的能量有限，替換或再充電

2、的困難。同時(shí)工作的傳感器能量將很快耗盡。因此，傳感器必須交替的、周期的工作為了節(jié)約能量和延長網(wǎng)絡(luò)壽命。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，傳感器必須被劃分成子集，叫做覆蓋集合。其中，每個(gè)覆蓋集合都有能力監(jiān)測(cè)所有任務(wù)。覆蓋問題是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最基本的問題，也是衡量無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。因此，研究覆蓋問題有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　通過深入分析和總結(jié)之前的研究成果。本文重點(diǎn)研究了高效部署和網(wǎng)絡(luò)壽命這兩個(gè)問題。對(duì)于高效部署問題，本文提

3、出了k邊界覆蓋判定和部署方案。前者的目標(biāo)是為了判斷監(jiān)測(cè)區(qū)域的覆蓋度，而后者的目標(biāo)是在不改變初始部署的情況下為了滿足應(yīng)用的需求部署新的傳感器到監(jiān)測(cè)區(qū)域中。對(duì)于k判定問題，我提出了k邊界覆蓋判定方案（即k-PCE）。根據(jù)k-PCE方案，一個(gè)貪婪的k邊界覆蓋率部署方案（k-PCRD）被提出。為了進(jìn)一步減小傳感器的冗余改善了k-PCRD（改善后的方案叫做k-IPCRD）。最后通過仿真對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證了算法的正確性和有效性。
　　本文針對(duì)網(wǎng)絡(luò)

4、壽命這個(gè)問題，提出了異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（HWSNs）下的兩個(gè)k覆蓋算法：集中式連通目標(biāo)k覆蓋算法（HCCTCk）和分布式連通目標(biāo)k覆蓋算法（HDCTCk）。HCCTCk和HDCTCk目的是產(chǎn)生盡可能多的連通覆蓋集，使得每一個(gè)目標(biāo)至少在k個(gè)活躍傳感器的感知范圍內(nèi)，同時(shí)最小化在連通覆蓋集合中激活的傳感器數(shù)目，并且保證在連通覆蓋集合中的每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)能夠與匯聚節(jié)點(diǎn)通信。節(jié)點(diǎn)的選擇策略是基于傳感器的監(jiān)測(cè)能力，傳感器剩余能量和它所覆蓋目標(biāo)的覆蓋情