無線傳感網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制策略的研究.pdf

1、覆蓋問題是無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域中的重要課題之一。所謂覆蓋控制,就是通過規(guī)劃節(jié)點的分布和工作狀態(tài),來實現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域最大程度的監(jiān)測。一個優(yōu)秀的覆蓋控制策略總是能以盡可能低的能源損耗來獲取盡可能豐富有效的信息。在無線傳感網(wǎng)絡(luò)硬件資源普遍受限的情況下,形成優(yōu)秀的覆蓋控制策略已成為無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的熱點課題。
　　 本文對覆蓋控制問題中的確定性區(qū)域覆蓋問題提出了一種新的思路,形成了以啟發(fā)式算法對灰度模型進(jìn)行優(yōu)化的覆蓋控制策略。主要研究

2、工作從以下幾個方面展開:
　　 1.對經(jīng)典的覆蓋控制策略進(jìn)行了研究,分析了各類覆蓋控制問題的主要目標(biāo)和實現(xiàn)過程。對經(jīng)典覆蓋控制策略的建模方式和評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了具體的說明,簡要分析了制約其執(zhí)行能力的兩方面因素,并就此提出了改進(jìn)思路。
　　 2.嘗試從數(shù)字圖像處理的角度去描述無線傳感網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制問題。將目標(biāo)區(qū)域的地形信息和傳感器的感知概率信息映射為灰度信息,并運(yùn)用數(shù)字圖像處理技術(shù)中的點運(yùn)算、區(qū)域運(yùn)算、圖像分割等技術(shù)分別對目標(biāo)區(qū)

3、域和傳感器節(jié)點進(jìn)行了灰度建模,將二者整合到同一套用來描述無線傳感網(wǎng)絡(luò)即時覆蓋率的綜合灰度模型當(dāng)中。通過分析綜合模型中各灰度分量的成分來形成適應(yīng)度函數(shù),進(jìn)而指導(dǎo)算法進(jìn)化。
　　 3.對遺傳算法和粒子群算法的原理和流程作了研究,分別以這兩種經(jīng)典的啟發(fā)式算法對基于灰度模型的覆蓋控制問題進(jìn)行了優(yōu)化。通過綜合比較兩種算法的前期探索能力和后期挖掘能力,選擇出了更適用于本策略的算法來對后續(xù)更復(fù)雜的覆蓋控制問題進(jìn)行優(yōu)化。
　　 4.針對

4、前文中新策略的不足之處,分別從模型層和算法層對其進(jìn)行了改進(jìn),在模型層上,分別提出了帶冗余評價的覆蓋模型、帶優(yōu)先級的覆蓋模型和帶噪聲的感知器節(jié)點模型,使其能夠更完備的描述和解決各類更復(fù)雜的覆蓋控制問題。在算法層上,提出了針對無效節(jié)點的復(fù)活策略,減少了無效節(jié)點造成的損失。
　　 研究結(jié)果表明,采用灰度模型的覆蓋控制策略能以非規(guī)整的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)去適應(yīng)復(fù)雜地形的覆蓋,并能以更小的運(yùn)算量換取更高的執(zhí)行速率,故將這種策略應(yīng)用于實際復(fù)雜環(huán)境下