無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless sensor networks,WSNs）以低成本、低耗電量以及易于部署等優(yōu)點,被廣泛地應(yīng)用在各種領(lǐng)域中。覆蓋問題作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個基本問題,近年來一直是研究的熱點。其中柵欄覆蓋研究的是在邊界地帶中通過部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對移動入侵目標(biāo)的監(jiān)測,在國防軍事、危險區(qū)域監(jiān)控等重要領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。監(jiān)控品質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)生命期是衡量柵欄覆蓋質(zhì)量的兩個主要指標(biāo)。然而,由于柵欄覆蓋應(yīng)用的場景通常是面積廣大的邊界地帶,部署的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也非常巨大,并且網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點具有能量、計算能力、感測和通信能力有限等特點,因此,如何在資源有限的情況設(shè)計分布式的柵欄覆蓋算法,以最大程度的優(yōu)化防衛(wèi)線的監(jiān)控品質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)生命期,是一個重要且具有挑戰(zhàn)性的問題。針對這個問題,本文開展了相關(guān)研究,旨在設(shè)計高效的分布式柵欄覆蓋算法,以最大化防衛(wèi)線的監(jiān)控品質(zhì),同時獲得永久的網(wǎng)絡(luò)生命期。本文的主要研究內(nèi)容包括:（1）針對基于布爾式感測模型的柵欄覆蓋算法無法保證監(jiān)控品質(zhì)的問題,本文在部署了普通電池供電的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,提出了保證一種高效分布式柵欄覆蓋算法（GSMS）,旨在以最少的傳感器構(gòu)建保... 

【文章來源】：安徽大學(xué)安徽省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

第一章緒論4(a)目標(biāo)覆蓋(b)區(qū)域覆蓋(c)柵欄覆蓋圖1.2三種典型的覆蓋類型Fig.1.2Threekindsoftypicalcoverage基于柵欄覆蓋的特性可以看出，柵欄覆蓋非常適合應(yīng)用于邊界區(qū)域的監(jiān)控[33-35]。事件動態(tài)監(jiān)控和安全監(jiān)控是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)非常重要的兩大應(yīng)用，通常在一個區(qū)域部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是為了監(jiān)測該區(qū)域相關(guān)事件的動態(tài)發(fā)展，或者安全監(jiān)控。因此柵欄覆蓋有著廣泛而重要的應(yīng)用，例如在事件動態(tài)監(jiān)控方面，柵欄覆蓋可應(yīng)用于污染區(qū)域的邊界或者森林的邊界，用于監(jiān)控污染物的擴(kuò)散或者火勢的蔓延情況。在安全監(jiān)控方面，柵欄覆蓋可以應(yīng)用在戰(zhàn)場邊界構(gòu)建防衛(wèi)線監(jiān)控敵軍襲擊，或者在國家的邊界構(gòu)建防衛(wèi)線檢測非法入境等。1.2.2傳感器節(jié)點感測模型研究柵欄覆蓋問題和傳感器節(jié)點的感測模型有很強(qiáng)的相關(guān)性，傳感器節(jié)點的感測模型反應(yīng)了傳感器對目標(biāo)感知的范圍和能力，是進(jìn)行柵欄覆蓋問題研究的基矗通常將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的感測模型抽象成一個與傳感器和目標(biāo)之間歐式距離相關(guān)的函數(shù)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點的感測模型通常分為布爾式感測模型[36-38]，扇形感測模型[39-41]和概率感測模型[42-44]三類：

安徽大學(xué)博士學(xué)位論文5(1)布爾式感測模型布爾式感測模型，又被稱為圓盤模型或者0-1模型。如圖1.3所示為一個典型的布爾式感測模型。對于任意的傳感器節(jié)點，綠色范圍所示為傳感器的感測范圍，感測半徑為。對于空間中的一點，若該點位于傳感器的感測范圍內(nèi)，則目標(biāo)位于該點被傳感器探測到的概率為1，目標(biāo)確定被傳感器覆蓋；反之，若該點位于傳感器的感測范圍外，則目標(biāo)位于該點被傳感器探測到的概率為0，目標(biāo)確定不被傳感器覆蓋。若將傳感器與點的歐氏距離記作(,)，將目標(biāo)位于點時被傳感器探測到的概率記作(,)，則布爾式感測模型可由以下函數(shù)表示：(,)={1(,)≤0(,)>(1.1)其中若傳感器和點的空間位置坐標(biāo)分別為(,)和(,)，則(,)的值可由下式計算：(,)=√()2+()2(1.2)布爾式感測模型是一種理想模型，分析和計算比較簡單，常用于分析無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能。圖1.3布爾式感測模型Fig.1.3Booleansensingmodel(2)扇形感測模型扇形感測模型，又被稱為有向型感測模型。不同于布爾式感測模型和概率感測模型，扇形感測模型假定傳感器節(jié)點的感測范圍具有方向性的特征，其感測范圍為有一定角度范圍限制的扇形區(qū)域，即傳感器節(jié)點只對特定的方向具有感測能力，因此這類傳感器被


本文編號：3413676