無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋空洞的檢測(cè).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的、微小的傳感器節(jié)點(diǎn)而構(gòu)成，這些傳感器節(jié)點(diǎn)是隨機(jī)部署在監(jiān)控區(qū)域中，通過自組織和無線通信的方式組成的分布式網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是隨著傳感器技術(shù)、無線通信、微電子機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展與相互融合而產(chǎn)生的。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也成為了近年來學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)越來越多地被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，其中包括森林防火、智能建筑設(shè)施、目標(biāo)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集、智能交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的覆蓋問題是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基

2、本問題，它反映的是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知能力和對(duì)目標(biāo)區(qū)域的監(jiān)測(cè)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的效果。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)覆蓋度是衡量無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的一個(gè)重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。為了使得目標(biāo)區(qū)域及其相關(guān)數(shù)據(jù)能夠順利地被無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)和采集，那么就需要保證網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)可以有效地覆蓋被監(jiān)測(cè)的目標(biāo)區(qū)域。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋空洞的檢測(cè)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題的一個(gè)研究熱點(diǎn)。由于傳感器節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)部署未能夠完全地覆蓋監(jiān)測(cè)區(qū)域，或者傳感器節(jié)點(diǎn)

3、的故障、能量耗盡等原因都可能導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)失效，進(jìn)而造成傳感器節(jié)點(diǎn)不能完全覆蓋監(jiān)測(cè)區(qū)域，這些未被傳感器節(jié)點(diǎn)覆蓋的監(jiān)控區(qū)域是覆蓋空洞。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋空洞會(huì)造成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的不完整，從而可能會(huì)對(duì)最后的決策產(chǎn)生影響。因此應(yīng)當(dāng)盡量避免在目標(biāo)區(qū)域中產(chǎn)生這樣的覆蓋空洞，即使當(dāng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)覆蓋空洞時(shí)，也應(yīng)當(dāng)立即檢測(cè)和尋找，以保持無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知和通信等服務(wù)質(zhì)量。
　　 針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋空洞的檢測(cè)，雖然目前國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)提出了一

4、些無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋空洞的檢測(cè)算法，但是這些算法都存在一些不足，因此本文提出了一種改進(jìn)的基于幾何圖形的分布式覆蓋空洞檢測(cè)算法，并且從理論上證明了該算法能夠有效地檢測(cè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋空洞。算法的基本思想是以任意一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和它的兩個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)構(gòu)成三角形，計(jì)算三角形的外接圓半徑和外接圓圓心，根據(jù)幾何圖形學(xué)的相關(guān)理論判斷節(jié)點(diǎn)附近是否存在覆蓋空洞。為了驗(yàn)證本文算法的有效性和檢測(cè)準(zhǔn)確率，對(duì)本文的算法在模擬軟件MATLAB上進(jìn)行了實(shí)際的實(shí)驗(yàn)仿真