文档介绍：无线传感器网络覆盖技术
谭慧婷 15040024
覆盖技术理论基础
覆盖问题是无线传感器网络配置首先要面对的基本问题，它 反映了一个无线传感器网络某区域被检测和跟踪的状况。现有的 研究结果，很多都是致力于解决传感器网络的部署和检测以及覆 盖与连接的关系等方面的问题。
覆盖问题可以表述成不同的理论模型，甚至在平面几何里就 能找到相应的解决方案。 即使简单地只从数学上来考虑， 在部署传 感器节点的时候，我们必须知道怎样用相同的节点数覆盖尽可能 大的区域。
为了对网络的覆盖问题先有一个初步的认识， 这里我们提出 一个几何问题 -艺术馆问题来理解。
假设艺术馆的主人想在场馆内放置监视器来防止盗窃。假定 相机可以有 360 度的视角而且可以极大速度旋转，相机可以监视 任何位置，视线不受影响。
关于实现这个想法存在两个问题需要回答：首先就是到底需 要多少台相机；其次，这些相机应当放置在哪些地方才能保证馆内 每个点至少被一台相机监视到。
一个简单的办法就是将多边形分成不重叠的三角形，每个
三角形里面放置一个相机。通过这个方法，我们可以得到最佳分布
应该如下图，放置两个相机相机足以覆盖整个艺术馆。
我们可以知道无线传感器网络的覆盖问题在本职上和上面的 几何问题是一致的：需要知道是否某个区域被充分覆盖以及完全 处于监视之下。
但我们也必须认识到，几何研究的结果为理解传感器覆盖问 题提供了一个理论背景，但这样的求解办法是无法直接应用到无 线传感器网络。
因为:
监视器可以看到无穷远的地方只要没有障碍物阻挡，但是 传感器节点存在最大感应范围；
无线传感器网路没有类似监视器之间固定的基础设施，其 拓扑结构可能随时变化。
2•覆盖的感知模型
在讨论节点如何布置之前，需要先知道传感器节点的感知模
型。目前主要是两种
布尔感知模型是以一个节点为圆心，以感知距离为半径的圆形区 域，只有落在该圆形区域内的点才能被该节点覆盖， 这种模型也被称 为0-1模型。其数学表达式为
1 ??(???)< ?? ????? {
■???? 1°, ??(???> ??
概率感知模型中，目标被感知的概率不再是常数， 而是由目标到
节点间距、节点物理特性等诸多因素决定的变量。
在节点i不存在邻居节点的前提下，节点i对检测区域内目标j的 感知概率有以下三种定义形式：
????= ?????(??"?
1, ??(???戶??
????= {???【??(??，??)-????< ??(???戶?2?
0, ??(???> ?2?
1
????= {[1 + ????(????'??(…'严…
0 ??(???> ??
其中？?(?？为节点i到目标j之间的欧式距离，a和B是和传 感器物理特性有关的类型参数。
从以上的3种形式可以看出，任一点的覆盖概率是介于 0和 1之间的数。如果节点i存在N个邻居节点，节点j落在和相邻节 点交叠传感区域内，节点j的感知概率便会受到节点i与相邻节点 共同影响。
假设节点i与相邻节点感知区域的重叠区域为 M ,而且每个节
点对目标的感知是相互独立的，那么 M中任意节点j的感知概率
为
N
Gj= 1 - (1 -(1 - Pkj)
k=：.
覆盖算法分类
节点部署方式分类
按照无线传感器网络节点的不同配置方式 (即节点否需要知道自 身位置信息),可以将无线传感器网络的覆盖算法分为确定性覆盖、 随
机覆盖两大类。
确定性覆盖
这是已知节点位置的无线传感器网络要完成目标区域或目标点 的覆盖。
随机覆盖
随机覆盖考虑在网络中传感器节点随机分布且位置未知的条件 下，完成对监测区域的覆盖任务。
覆盖目标分类
根据无线传感器网络不同的应用， 覆盖需求通常不同。根据覆盖 目标不同，目前覆盖算法可以分为面覆盖、点覆盖及栅栏覆盖。
(1)面覆盖
目标是在大量冗余节点中寻找能覆盖同样区域大小并保证网络 连通的最小节点集合。
(2)点覆盖
覆盖一些离散的目标点， 并使每一个目标点至少能被一个节点覆 盖。
栅栏覆盖
目标是找出连接出发位置和离开位置的路径， 使这样的路径能在 不同模型定义下提供对目标的不同传感质量。
根据目标穿越网络时所用的不同模型， 栅栏覆盖可以分为 ‘最坏 与最佳情况覆盖'以及‘暴露覆盖' 。
最坏情况是指考察所有路径中不被传感器节点检测的概率最小 情况；
最佳情况是指考察所有路径中被传感器节点检测的概率最大情
况；
暴露穿越同时考虑了目标暴露的时间因素和传感器节点对于目 标的感应强度的因素， 反映了运动目标穿越网路区域的时间增加而感 应强度累加值增大的情况。
经典