無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中掃描覆蓋問題研究.pdf

1、近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSNs）一直是熱門的研究領(lǐng)域之一，相關(guān)的技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于環(huán)境檢測(cè)、智能家居以及安全防護(hù)等領(lǐng)域中。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋問題是一類十分重要的問題。在某些監(jiān)測(cè)任務(wù)中，傳感器結(jié)點(diǎn)不需要對(duì)興趣點(diǎn)（Point Of Interest，POI）進(jìn)行不間斷地監(jiān)測(cè)，只需要每隔一段時(shí)間進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集便可滿足要求。這樣就可以利用少量的移動(dòng)傳感器結(jié)點(diǎn)去覆蓋更多的目標(biāo)，這

2、種覆蓋模式被稱為掃描覆蓋。
　　研究人員在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的掃描覆蓋問題方面做了許多研究工作，但這些研究工作中，缺乏對(duì)收集數(shù)據(jù)后返回基站這個(gè)過程的研究。由于一些數(shù)據(jù)具有時(shí)效性，這些數(shù)據(jù)返回基站的時(shí)間是非常重要的約束條件，也是一個(gè)非常值得研究的問題。此外，無線傳感器結(jié)點(diǎn)通常都具有一定的通信范圍，只要在這個(gè)范圍內(nèi)便可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信。但現(xiàn)有的研究工作通常都是假設(shè)只有當(dāng)移動(dòng)傳感器結(jié)點(diǎn)與監(jiān)測(cè)目標(biāo)重合時(shí)才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不符合實(shí)際情況。

3、r>　　本文針對(duì)現(xiàn)有研究工作的以上兩點(diǎn)不足，分別研究了帶返回時(shí)間約束的掃描覆蓋問題以及距離敏感掃描覆蓋問題。針對(duì)帶返回時(shí)間約束掃描覆蓋的研究工作，提出了帶返回時(shí)間約束的掃描覆蓋中最小化移動(dòng)傳感器結(jié)點(diǎn)數(shù)目問題，并且分析了該問題的NP難度，并且提出了兩個(gè)啟發(fā)式的算法G-MSCR和MinD-Expand來解決這個(gè)問題。其中G-MSCR算法對(duì)返回時(shí)間控制得更為嚴(yán)格，而MinD-Expand算法側(cè)重于在滿足返回時(shí)間約束的條件下減少移動(dòng)傳感器結(jié)點(diǎn)數(shù)

4、目。而在針對(duì)距離敏感掃描覆蓋的研究中，首先闡述了在掃描覆蓋問題中通信距離帶來的影響，然后分析了距離敏感的掃描覆蓋問題，最后提出了CircleExpand算法，該算法通過劃分區(qū)域并覆蓋這些區(qū)域來達(dá)到對(duì)POI的掃描覆蓋。
　　此外，本文實(shí)現(xiàn)了所提出的算法，并且在利用The ONE模擬器在模擬實(shí)驗(yàn)中通過與現(xiàn)有的最新方法進(jìn)行比較來評(píng)估這些算法。在帶返回時(shí)間約束的掃描覆蓋問題中，傳統(tǒng)掃描覆蓋算法所需的返回時(shí)間要多于返回時(shí)間約束，也就是說傳統(tǒng)