無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋質(zhì)量評價與優(yōu)化方法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡（WSNs）作為物聯(lián)網(wǎng)的最前端已經(jīng)廣泛應用在國民生產(chǎn)生活的各個方面。覆蓋作為WSNs最基本也是最重要的問題之一依然是人們研究的熱點。網(wǎng)絡覆蓋質(zhì)量的好壞直接決定了網(wǎng)絡監(jiān)測結(jié)果是否真實有效、監(jiān)測任務能否順利進行。因此對網(wǎng)絡覆蓋質(zhì)量的評價和優(yōu)化方法的研究就顯得十分必要了。
　　本論文針對上述問題，以WSNs的覆蓋評價和優(yōu)化方法作為本文的研究對象，在總結(jié)前人的經(jīng)驗和成果的基礎上對該問題進行了細致的探討與研究。研究工作主要內(nèi)容

2、與創(chuàng)新點如下：
　　1.針對靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡的區(qū)域覆蓋控制問題，提出了一種基于網(wǎng)絡幾何特征的貪婪覆蓋算法。該算法避免了計算節(jié)點感知重合區(qū)域帶來的高計算量，轉(zhuǎn)而利用計算幾何方法對覆蓋質(zhì)量進行評價與優(yōu)化，大大降低了計算復雜度。算法采用每輪循環(huán)只新激活一個節(jié)點來盡可能提高節(jié)點的覆蓋效率，達到用盡可能少的節(jié)點覆蓋盡可能大的區(qū)域的目標。仿真結(jié)果表明，該算法能迅速提高覆蓋率的同時降低節(jié)點的使用數(shù)量。
　　2.針對覆蓋評價問題，提出了一

3、種新穎的叫做漏洞樹的覆蓋漏洞描述方法，它能更為準確地刻畫出漏洞的位置、形狀和大小。與傳統(tǒng)的漏洞表述方法相比，漏洞樹探測結(jié)果修正了傳統(tǒng)描述方法的BUG，且更接近于真實漏洞的面積。仿真對比結(jié)果證實了漏洞樹描述方法的有效性與優(yōu)越性。
　　3.本文在混合傳感器網(wǎng)絡的背景下，利用可移動傳感器針對覆蓋漏洞修補問題提出了覆蓋漏洞剖分修補算法（DHT）。DHT首先對漏洞樹探測結(jié)果進行有效剖分，將一顆大型的漏洞樹按照一定的原則分割為若干子漏洞樹，再

4、對某些特定的子漏洞樹的關鍵位置加以修補達到漏洞修復的目的。該算法實行一套并行修補策略，每次計算出多個漏洞最佳修補位置，這樣可供多個可移動節(jié)點同時開始修補工作，縮短了漏洞修補時間。
　　4.網(wǎng)絡被突破的可能性也是覆蓋質(zhì)量的一種評價標準。本文提出的另一種覆蓋漏洞修補方法——最大度修補算法（BDH）。它能提升網(wǎng)絡覆蓋質(zhì)量的同時減少網(wǎng)絡被突破的可能性。算法核心思想是優(yōu)先修復漏洞樹節(jié)點度數(shù)較大的位置，進而減小漏洞分支的個數(shù)、提高網(wǎng)絡的覆蓋質(zhì)

5、量。
　　5.對有向傳感器網(wǎng)絡（DSNs）的覆蓋問題進行了研究。將有向傳感器的扇形感知模型化簡為了三角模型，并確定了該模型的適用范圍為視場角小于45°。依據(jù)這一模型提出了一種分布式的貪婪覆蓋提升算法。這種方法基于每個節(jié)點本地計算得出的Voronoi圖，每個節(jié)點盡可能大的覆蓋自身Voronoi cell所處的區(qū)域并在此之上加入了傳感器間的覆蓋重合調(diào)整機制，進一步減小感知重合面積增大網(wǎng)絡的覆蓋范圍。值得注意的是算法考慮了機械運動帶來的