無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)覆蓋問(wèn)題研究.pdf

1、由于能量存儲(chǔ)、感知探測(cè)以及通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，無(wú)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(gè)領(lǐng)域的能力，深刻影響著人類社會(huì)的方方面面。戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)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(chǎng)的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一旦所關(guān)注的特定事件出現(xiàn)，它將會(huì)被鄰近的一個(gè)或多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)所感知、檢測(cè)并上報(bào)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(shí)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(chǎng)檢測(cè)還是環(huán)境監(jiān)測(cè)，其核心都是WSNs的覆蓋問(wèn)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(wèn)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(dòng)態(tài)目標(biāo)區(qū)域的應(yīng)用廣泛存在，但是對(duì)其覆蓋問(wèn)題的研究卻少有涉及。以環(huán)境監(jiān)測(cè)為例，毒性物質(zhì)擴(kuò)散的區(qū)域隨著時(shí)間的推移，其位置、形狀可能會(huì)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(duì)于動(dòng)態(tài)覆蓋問(wèn)題，本文提出動(dòng)態(tài)目標(biāo)區(qū)域的區(qū)域覆蓋問(wèn)題（DAC），重點(diǎn)關(guān)注用移動(dòng)傳感器組成傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行的完全覆蓋以及移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)調(diào)整位置時(shí)的移動(dòng)策略。
　　本文的主要貢獻(xiàn)如下：
　?、賹?duì)DAC問(wèn)題進(jìn)行形式化定義。隨后，提出了關(guān)于在設(shè)計(jì)傳感器移動(dòng)策略時(shí)對(duì)于距離的若干要求并以此將DAC問(wèn)題中的移動(dòng)策略具體分成若干個(gè)子問(wèn)題。同時(shí)

4、，證明其中兩個(gè)屬于NP完全問(wèn)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(duì)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(wú)效面積之和局部最小。隨后，總結(jié)傳感器節(jié)點(diǎn)移動(dòng)距離的不同要求并提出確定傳感器節(jié)點(diǎn)移動(dòng)策略的相關(guān)算法。
　?、弁ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M現(xiàn)實(shí)環(huán)境測(cè)試所提出的 SWC方法和移動(dòng)策略相關(guān)算法的執(zhí)行效果。提出三個(gè)比例標(biāo)準(zhǔn)對(duì)SWC方法的實(shí)際效果進(jìn)行評(píng)判