無線傳感器網(wǎng)絡(luò)動態(tài)覆蓋問題研究.pdf

1、由于能量存儲、感知探測以及通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（WSNs）獲得了飛速的發(fā)展。WSNs的興起與廣泛應(yīng)用擴(kuò)展了人類在各個領(lǐng)域的能力，深刻影響著人類社會的方方面面。戰(zhàn)場監(jiān)測就是其典型的實(shí)際應(yīng)用之一。大量的傳感器節(jié)點(diǎn)被按照一定的方式部署在戰(zhàn)場的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測。一旦所關(guān)注的特定事件出現(xiàn)，它將會被鄰近的一個或多個傳感器節(jié)點(diǎn)所感知、檢測并上報事件到匯聚節(jié)點(diǎn)。WSNs也經(jīng)常應(yīng)用于目標(biāo)區(qū)域的數(shù)據(jù)收集。在此應(yīng)用中，大量的傳感器節(jié)點(diǎn)被按照

2、一定的方式部署下去并組成網(wǎng)絡(luò)。WSNs按照固定的時間間隔收集數(shù)據(jù)并將其發(fā)送至特定的節(jié)點(diǎn)。實(shí)際上，不論是戰(zhàn)場檢測還是環(huán)境監(jiān)測，其核心都是WSNs的覆蓋問題。從更為廣闊的意義上講，許多WSNs應(yīng)用的本質(zhì)都是覆蓋問題。
　　然而，現(xiàn)存的許多研究工作都是基于目標(biāo)區(qū)域靜止的假設(shè)。雖然具有動態(tài)目標(biāo)區(qū)域的應(yīng)用廣泛存在，但是對其覆蓋問題的研究卻少有涉及。以環(huán)境監(jiān)測為例，毒性物質(zhì)擴(kuò)散的區(qū)域隨著時間的推移，其位置、形狀可能會不斷地發(fā)生變化。因此，WS

3、Ns中的傳感器節(jié)點(diǎn)也需要不斷調(diào)整位置以滿足不同應(yīng)用的相關(guān)需求，如收集數(shù)據(jù)、警示區(qū)域邊界。對于動態(tài)覆蓋問題，本文提出動態(tài)目標(biāo)區(qū)域的區(qū)域覆蓋問題（DAC），重點(diǎn)關(guān)注用移動傳感器組成傳感器網(wǎng)絡(luò)對動態(tài)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行的完全覆蓋以及移動傳感器節(jié)點(diǎn)調(diào)整位置時的移動策略。
　　本文的主要貢獻(xiàn)如下：
　?、賹AC問題進(jìn)行形式化定義。隨后，提出了關(guān)于在設(shè)計傳感器移動策略時對于距離的若干要求并以此將DAC問題中的移動策略具體分成若干個子問題。同時

4、，證明其中兩個屬于NP完全問題。
　?、谔岢鍪湛s包裹覆蓋方法（SWC）。當(dāng)目標(biāo)區(qū)域發(fā)生變化后，指導(dǎo)傳感器節(jié)點(diǎn)確定新的候選位置以保證仍然滿足對目標(biāo)區(qū)域的完全覆蓋。證明了SWC方法可以使覆蓋達(dá)到重疊面積和無效面積之和局部最小。隨后，總結(jié)傳感器節(jié)點(diǎn)移動距離的不同要求并提出確定傳感器節(jié)點(diǎn)移動策略的相關(guān)算法。
　?、弁ㄟ^實(shí)驗(yàn)?zāi)M現(xiàn)實(shí)環(huán)境測試所提出的 SWC方法和移動策略相關(guān)算法的執(zhí)行效果。提出三個比例標(biāo)準(zhǔn)對SWC方法的實(shí)際效果進(jìn)行評判