文档介绍：分类号学号 M200971723
学校代码 1 0 4 8 7 密级
硕士学位论文
基于移动传感器的栅栏覆盖算法研究与实现
学位申请人: 王长清
学科专业: 通信与信息系统
指导教师: 刘文予教授
答辩日期: 2012 年 01 月 06 日
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for
the Degree of Master of Engineering
Barrier Coverage with Mobile Sensors in Wireless work
Candidate : Changqing Wang
Major : Communication and Information System
Supervisor : Prof. Liu Wenyu
Huazhong University of Science & Technology
Wuhan 430074,
January, 2012
独创性声明
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日期: 年月日
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本论文属于
不保密□。
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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学硕士学位论文
摘要
无线传感器网络(Wireless works,WSNs)是由集成了传感、计算、
通信能力的大量廉价微型传感器节点组织成的通信网络,它将客观世界中的信息不
断提供给人们加以分析、判断。覆盖控制作为无线传感器网络中的一个基本问题,
反映了部署在监控区域内的传感器所能提供的监控性能。栅栏覆盖考察的目标是保
证检测到每个穿越传感器监控区域的路径,在军事和国防安全等领域都有着很广泛
的应用。
近年来,很多覆盖控制理论与算法都假设传感器节点或者网络是静态的,针对
WSN 随机覆盖往往不能满足应用需求,需要进一步对节点位置进行优化,本文我
们引入了移动传感器,并充分利用移动传感器的移动特性来大大减少部署成本、减
少传感器冗余和提高栅栏覆盖性能。移动传感器不仅能部署到偏僻的、地形复杂的
环境,而且在初始部署后,移动传感器可以移动至新的位置来构建栅栏或修补栅栏
空隙。
栅栏覆盖的一个重要的问题为如何确定传感器的部署和工作方案以提高栅栏覆
盖的性能,亦为,在给定的一个区域的覆盖性能指标的情况下,如何要最少的传感
器来满足该指标。这个问题的意义在于栅栏覆盖成本很大程度上依赖于传感器的数
目,减少传感器数目有助于减少实施成本。
本文综合考虑了栅栏覆盖的各种因素:传感器部署策略、传感器的移动特性、
可调感知半径、能耗模型、休眠机制,提出了两种基于可调感知半径的栅栏修补方
案。论文的主要内容包括:传感器的部署方案;栅栏寿命的最优值方案和分布式方
案;移动传感器修补栅栏的集中式方案和分布式方案。论文首先介绍了移动传感器
网络中的栅栏覆盖,然后给出了一个基于线性规划的最优值算法和两个分布式的启
发算法来最大化栅栏寿命。最后分别给出了一个集中式和一个分布式的栅栏修补方
案。本文的提出分布式算法能很好地适用于大型传感器网络。实验表明本文的所提
出的算法能够有效地实现对矩形监控区域的高性能栅栏覆盖。
关键词: 栅栏覆盖,移动传感器,节能,寿命最大化,无线传感器网络
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Wireless