【摘要】：無線傳感網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和處理技術(shù),在軍事、工業(yè)及民用等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,是目前一個非常活躍的研究領(lǐng)域.覆蓋問題是無線傳感網(wǎng)絡(luò)中一個基礎(chǔ)的、熱門的研究問題,它反映了無線傳感網(wǎng)絡(luò)對監(jiān)測區(qū)域的監(jiān)測質(zhì)量,通過監(jiān)測質(zhì)量的大小可以反映無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的資源優(yōu)化分配問題.論文針對無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的柵欄覆蓋問題,從矩形部署區(qū)域和環(huán)形部署區(qū)域兩個部署場景展開了深入研究,討論其中的資源優(yōu)化分配問題.前者是在矩形區(qū)域的場景下研究,在拋撒傳感器的過程中會有一定概率發(fā)生隨機(jī)偏移,從而對相鄰部署柵欄線產(chǎn)生影響,以此來減少部署數(shù)量;而后者在環(huán)形區(qū)域的場景下研究,在傳感器發(fā)生隨機(jī)偏移下,對相鄰感知圓環(huán)產(chǎn)生的影響,以此來減少部署數(shù)量.本文主要工作包括以下幾個方面:(1)基于修復(fù)概率的柵欄覆蓋部署方式.本文研究了基于矩形部署區(qū)域,分析了沿直線部署傳感器如何在隨機(jī)偏移的影響下使得傳感器資源能夠合理優(yōu)化分配.基于柵欄覆蓋部署過程中存在的傳感器位置偏差的情況,提出了在偏差影響下的多條柵欄部署方式.由于傳感器的部署方式是由飛機(jī)沿直線拋撒的,導(dǎo)致一些傳感器偏差過大而產(chǎn)生柵欄間隙,從而使得修復(fù)柵欄間隙的成本過大.因此本文將分析傳感器超出一定偏差后會對相鄰部署線產(chǎn)生一個隨機(jī)補(bǔ)償點,從而使得原本的部署線產(chǎn)生柵欄間隙,并且在相鄰部署線的部署過程中,能修復(fù)原本部署線中柵欄間隙的概率,從而估算需要再部署傳感器的數(shù)量上界.針對偏差函數(shù)中的未知參數(shù),本章將采用貝葉斯估計的方式做統(tǒng)計推斷.(2)基于環(huán)形區(qū)域隨機(jī)偏移的強(qiáng)K-柵欄覆蓋.首先,分析了在封閉性區(qū)域部署情況中,圓形的部署方式使得提供保證柵欄覆蓋所需的傳感器數(shù)量最少,并且通過構(gòu)建正多邊形的方式能夠形成圓形感知柵欄.在傳感器大面積安放過程中,由飛機(jī)拋撒的傳感器會產(chǎn)生隨機(jī)偏移,使得相鄰兩個傳感器之間存在間隙.本文結(jié)合多輪部署調(diào)度的方式,提出修補(bǔ)圓形感知柵欄的調(diào)度算法,最終形成監(jiān)測環(huán)形K-柵欄.(3)本文分別對基于直線部署的矩形區(qū)域和基于圓形部署的環(huán)形區(qū)域進(jìn)行模擬實驗,并且探究不同實驗參數(shù)取值對實驗結(jié)果的影響.實驗結(jié)果證明了本文提出的部署策略確實能有效地減少保證柵欄覆蓋所需的傳感器數(shù)量.綜上所述,本文以保證柵欄覆蓋的監(jiān)測質(zhì)量為目標(biāo),分別從矩形區(qū)域和環(huán)形區(qū)域兩個角度研究了柵欄覆蓋問題.對于在資源限制的條件下,合理優(yōu)化傳感器的分配有著廣泛的理論意義和應(yīng)用價值.
【圖文】：

３．１．１感知覆蓋模型逡逑假設(shè)在一個長為Ｌ，寬為Ｆ的二維矩形帶狀區(qū)域，沿著平行于邊界線的直線部逡逑署傳感器，因此每條部署線是相互平行的，如圖３．１所示，本章將矩形區(qū)域的兩邊逡逑劃分為入口邊界和目標(biāo)邊界．入侵者從入口邊界進(jìn)入，穿過監(jiān)測區(qū)域到達(dá)目標(biāo)逡逑邊界．這里假設(shè)傳感器是攜帶ＧＰＳ的，可以知道自己的位置信息，并且傳感器的連逡逑通半徑是足夠大的，使得傳感器之間能夠向信息節(jié)點匯報自己的位置信息．為了逡逑方便考慮，本章將在０／１圓盤模型下進(jìn)行研究，每個傳感器是同構(gòu)的，感知半徑都逡逑為由于感知半徑越大；需要消耗的能量也越多，基于這方面的考慮，本章將調(diào)整逡逑感知半徑使其等于偏差半徑逡逑丨入口邊界逡逑、？人心；）ｊ逡逑目標(biāo)邊界逡逑圖３．１：關(guān)于柵欄覆蓋和傳感器的部署說明逡逑部署線平行于邊界，傳感器沿著部署線部署，傳感器的預(yù)期部署位置如逡逑圖３．１中的方塊所示，實際部署位置如圖３．１中的圓點所示，實際部署位置明顯的偏逡逑８逡逑

邐基于修復(fù)概率的柵欄覆蓋部署方式逡逑過程中，會有一定的隨機(jī)偏移．因此，把偏移到圖３．２中認(rèn)區(qū)域的點作為相鄰部署逡逑線？／邋＝邋－４＾的部署點，以后稱其為隨機(jī)補(bǔ)償點，把沒有偏移到乃：區(qū)域中的點作逡逑為＿扢＝０的接黨點．逡逑第二步：在部署線ｙ邋＝邋—４＾上，以隨機(jī)補(bǔ)償點為中心，考慮到偏差的影響，，向兩逡逑邊以４ａ做圓，在部署線１／邋＝邋一如上截得兩個相鄰部署點，此后向兩邊以如的間距逡逑部署傳感器．因此，在對部署線ｙ邋＝邋—４７的部署過程中，同樣也會對部署線？／＝邋０產(chǎn)逡逑生一定數(shù)量的隨機(jī)補(bǔ)償點１■從而有一定概率修復(fù)部署線ｙ邋＝邋０中的柵欄間隙，以此逡逑減少需要對２／邋＝邋０進(jìn)行再部署的傳感器數(shù)量．逡逑第三步：重復(fù)以上步驟，直到部署完所有的部署線．逡逑第四步：對剩下的柵欄間隙，用移動傳感器進(jìn)行再部署．逡逑／７＞＼逡逑二邐逡逑ｙ邋＝邋—４（７邐逡逑圖３
【學(xué)位授予單位】：杭州師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP212.9;TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

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1 王翔宇;沈冬遠(yuǎn);;傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在未來戰(zhàn)爭中的發(fā)展及應(yīng)用[J];通信技術(shù);2007年11期

2 臧傳治;于海斌;梁椺;白潔音;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題中的目標(biāo)最優(yōu)運動模式[J];控制與決策;2006年10期

本文編號：2638555