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(diǎn),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(gè)基本問題,近年來一直是研究的熱點(diǎn)。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(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)入侵目標(biāo)的監(jiān)測(cè),在國防軍事、危險(xiǎn)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(gè)主要指標(biāo)。然而,由于柵欄覆蓋應(yīng)用的場(chǎng)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(diǎn)具有能量、計(jì)算能力、感測(cè)和通信能力有限等特點(diǎn),因此,如何在資源有限的情況設(shè)計(jì)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(gè)重要且具有挑戰(zhàn)性的問題。針對(duì)這個(gè)問題,本文開展了相關(guān)研究,旨在設(shè)計(jì)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(shí)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(duì)基于布爾式感測(cè)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(jí)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(dòng)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(gè)區(qū)域部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是為了監(jiān)測(cè)該區(qū)域相關(guān)事件的動(dòng)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(dòng)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(shì)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(chǎng)邊界構(gòu)建防衛(wèi)線監(jiān)控?cái)耻娨u擊，或者在國家的邊界構(gòu)建防衛(wèi)線檢測(cè)非法入境等。1.2.2傳感器節(jié)點(diǎn)感測(cè)模型研究柵欄覆蓋問題和傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)模型有很強(qiáng)的相關(guān)性，傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)模型反應(yīng)了傳感器對(duì)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(cè)模型抽象成一個(gè)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(diǎn)的感測(cè)模型通常分為布爾式感測(cè)模型[36-38]，扇形感測(cè)模型[39-41]和概率感測(cè)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(cè)模型布爾式感測(cè)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(gè)典型的布爾式感測(cè)模型。對(duì)于任意的傳感器節(jié)點(diǎn)，綠色范圍所示為傳感器的感測(cè)范圍，感測(cè)半徑為。對(duì)于空間中的一點(diǎn)，若該點(diǎn)位于傳感器的感測(cè)范圍內(nèi)，則目標(biāo)位于該點(diǎn)被傳感器探測(cè)到的概率為1，目標(biāo)確定被傳感器覆蓋；反之，若該點(diǎn)位于傳感器的感測(cè)范圍外，則目標(biāo)位于該點(diǎn)被傳感器探測(cè)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(diǎn)的歐氏距離記作(,)，將目標(biāo)位于點(diǎn)時(shí)被傳感器探測(cè)到的概率記作(,)，則布爾式感測(cè)模型可由以下函數(shù)表示：(,)={1(,)≤0(,)>(1.1)其中若傳感器和點(diǎn)的空間位置坐標(biāo)分別為(,)和(,)，則(,)的值可由下式計(jì)算：(,)=√()2+()2(1.2)布爾式感測(cè)模型是一種理想模型，分析和計(jì)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(cè)模型Fig.1.3Booleansensingmodel(2)扇形感測(cè)模型扇形感測(cè)模型，又被稱為有向型感測(cè)模型。不同于布爾式感測(cè)模型和概率感測(cè)模型，扇形感測(cè)模型假定傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)范圍具有方向性的特征，其感測(cè)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(diǎn)只對(duì)特定的方向具有感測(cè)能力，因此這類傳感器被


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