無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的柵欄覆蓋研究.pdf

1、湖南大學(xué)博士學(xué)位論文無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的柵欄覆蓋研究姓名：羅卿申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)教師：林亞平20120505博士學(xué)位論文算節(jié)點(diǎn)覆蓋區(qū)域在區(qū)域邊界的投影，將弱柵欄覆蓋問題轉(zhuǎn)化為一維線覆蓋問題，且算法可依據(jù)目標(biāo)的大小來調(diào)控間隙距離，從而使網(wǎng)絡(luò)探測到目標(biāo)的同時最小化節(jié)點(diǎn)數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用有向感知模型的方案為構(gòu)造柵欄所需激活節(jié)點(diǎn)數(shù)少于基于全向感知模型的方案，且構(gòu)建弱柵欄覆蓋所需節(jié)點(diǎn)數(shù)隨著目標(biāo)大小的增加而減少。(4)研究

2、了基于數(shù)據(jù)融合的強(qiáng)柵欄覆蓋問題。對于沿任意路徑穿越帶狀區(qū)域的移動目標(biāo)，分布于區(qū)域的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常構(gòu)造強(qiáng)柵欄覆蓋以檢測穿越目標(biāo)，并利用節(jié)點(diǎn)睡眠調(diào)度策略有效緩解節(jié)點(diǎn)能量受限問題。然而，現(xiàn)有研究一般基于圓盤感知模型且未考慮節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作，容易導(dǎo)致傳感器節(jié)點(diǎn)的浪費(fèi)。針對此問題，本文采用概率性感知模型，并利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)構(gòu)造虛擬節(jié)點(diǎn)來增加節(jié)點(diǎn)覆蓋區(qū)域。在此基礎(chǔ)上，提出一種柵欄覆蓋控制算法。算法借助分治法構(gòu)造柵欄，以減少節(jié)點(diǎn)間通信開銷；并調(diào)度傳感

3、器使冗余節(jié)點(diǎn)睡眠，達(dá)到減少網(wǎng)絡(luò)能耗和延長網(wǎng)絡(luò)壽命的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，算法在柵欄數(shù)、網(wǎng)絡(luò)壽命等性能上均優(yōu)于基于節(jié)點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)未融合的柵欄覆蓋控制算法。(5)最后，研究了基于概率性模型的缸連通柵欄覆蓋問題。覆蓋和連通是傳感器網(wǎng)絡(luò)的兩個重要屬性，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中扮演著重要角色。然而，目前大部分相關(guān)工作僅考慮其中一類問題，而未將覆蓋和連通結(jié)合研究分析。而且，研究成果大部分是基于圓盤模型，該模型并不能有效利用節(jié)點(diǎn)的感知和通信能力。為此，本章基于概率性

4、模型分析了柵欄覆蓋與sf連通之間的關(guān)系，并提出一種分布式七連通柵欄覆蓋維持協(xié)議。該協(xié)議可同時實(shí)現(xiàn)柵欄覆蓋和s—f連通，且比其它基于圓盤模型的協(xié)議更適合真實(shí)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，協(xié)議可通過對探測率閾值，誤警率閾值以及包傳遞率閾值的設(shè)置來提供質(zhì)量可控的連通柵欄覆蓋和調(diào)節(jié)激活節(jié)點(diǎn)數(shù)。綜上所述，本文以改善覆蓋能力和提高覆蓋質(zhì)量為目標(biāo)，分別從反監(jiān)控方和監(jiān)控方兩個角度研究了柵欄覆蓋問題，對于推進(jìn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)柵欄覆蓋控制的研究和實(shí)用化具有廣泛的理論意