基于无线传感器网络覆盖的部署及调度算法的研究

摘要

传感器网络的覆盖问题是传感器网络的重要研究内容，较强的监视能力和较高容错率对传感器节点的覆盖质量提出了较高的要求。论文从提高区域覆盖质量和延长网络使用寿命两个角度出发，对节点部署问题和节点调度问题进行了研究。 在传感器网络节点初始随机部署之后，节点可能分布很不均匀，无法很好地完成目标感知和数据搜集任务。需要优化传感器节点的部署，使之能满足那些对网络监视能力、定位能力和数据搜集可靠性要求较高的应用，并同时能兼顾网络的使用寿命。论文首先设计了一个能量有效的异构传感器网络节点部署算法EX-VFA（Extended-Virtual Force Algorithm），算法基于概率感知模型，采用静态部署与动态部署相结合的策略，其中高能量节点静态部署以更好地覆盖重点保障区域，低能量节点动态部署以满足其它区域的覆盖要求。算法在动态部署阶段提出了“接替移动法”，有效地减少了节点的平均移动距离，均衡节点移动时的能量消耗。仿真结果表明，EX-VFA算法不仅能够满足应用需要的部署要求，同时还能够充分地均衡网络中各节点的能量消耗，延长网络寿命。 其次，论文提出了能量有效的区域K重覆盖节点调度算法EK-CNSA（Efficient K-Coverage Node Schedule Algorithm），在满足较高覆盖质量的要求下调度节点睡眠，最小化活跃节点个数，节约并均衡网络能量消耗。算法由三个子算法组成：1.区域K重覆盖判定算法，优化了区域K重覆盖的计算方法；2.节点合格性判定算法，以区域K重覆盖算法为基础，分别设计了分布式和集中式的合格性判定方法；3.节点调度算法，以节点合格性判定算法的判定结果为依据分别设计了分布式和集中式的节点调度算法。分布式算法能够实现全区域K重覆盖，集中式算法能够满足多个子区域不同覆盖质量的要求。论文的调度算法基于节点的优先级解决了多个节点同时睡眠产生的盲区问题，充分考虑了节点本身的能量因素，弥补了现有算法的“时间规避机制”的不足。仿真结果表明，EK-CNSA算法不仅能够满足应用需要的覆盖质量要求，同时能够使得网络在节点能量消耗比较均衡的情况下获得较长的寿命。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录、注释表

声明

第一章 绪论

第二章 无线传感器网络覆盖概述

第三章 概率模型下异构传感器网络部署算法

第四章 能量有效的区域K 重覆盖节点调度算法

第五章 结束语

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文