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《混合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)部署方法研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、WSNs節(jié)點(diǎn)部署根據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)可分為不同類別。根據(jù)節(jié)點(diǎn)布放過(guò)程可控性，可以將WSNs劃分為隨機(jī)部署網(wǎng)絡(luò)和確定性網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)組成WSNs的節(jié)點(diǎn)的特征，WSNs大致可以分為三類：S卩(1)靜態(tài)WSNs，在該種網(wǎng)絡(luò)中所有的傳感器節(jié)點(diǎn)都是靜止的，不可移動(dòng)。(2)移動(dòng)WSNs，網(wǎng)絡(luò)屮的所有傳感器節(jié)點(diǎn)都具有移動(dòng)能力。(3)混合WSNs，網(wǎng)絡(luò)屮的傳感器節(jié)點(diǎn)既有靜態(tài)傳感節(jié)點(diǎn)，又有可移動(dòng)傳感節(jié)點(diǎn)。無(wú)論采取哪種部署方式，最大化網(wǎng)絡(luò)覆蓋都是節(jié)點(diǎn)部署追求的設(shè)計(jì)FI標(biāo)。本章針對(duì)WSNs覆蓋問(wèn)題及常見(jiàn)傳感節(jié)點(diǎn)部署算法進(jìn)行了介紹。3.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)感知模型覆蓋問(wèn)題與傳感器節(jié)點(diǎn)的感知
2、模型緊密相關(guān)。在WSNs的研究中，比較常用的感知模型有0/1模型和概率模型。(1)0/1模型(VI模型因其簡(jiǎn)單性，所以在研究中使用的比較多，乂被稱為圓盤模型。在0/1模型中，傳感器節(jié)點(diǎn)所覆蓋的范圍是一個(gè)圓形區(qū)域，該區(qū)域以節(jié)點(diǎn)自身所在的位置為圓心，區(qū)域半徑即為節(jié)點(diǎn)的感知半徑仍。其中節(jié)點(diǎn)的感知半徑你與節(jié)點(diǎn)物理特性相關(guān)。假設(shè)節(jié)點(diǎn)6,的坐標(biāo)為(xs,ys)。在on模型中，對(duì)于平面上任意一點(diǎn)PCvp，>，p),節(jié)點(diǎn)s檢測(cè)到點(diǎn)p處發(fā)生的事件的概率為(2)概率感知模型由于0/1模型過(guò)于簡(jiǎn)單，與實(shí)際情況存在很大偏差。因此人們乂提出了概率感知模型。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用環(huán)境中，節(jié)點(diǎn)是通
3、過(guò)測(cè)量接收信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)檢測(cè)目標(biāo)的，然而受環(huán)境噪聲的干擾，隨著傳輸距離的增加，信號(hào)強(qiáng)度會(huì)衰減，為此研究者提出了概率感知模型。在概率感知模型中，出現(xiàn)在任意點(diǎn)p處的事件被傳感器節(jié)點(diǎn)f感知到的兒率為其中，6/(/,妁表示傳感器節(jié)點(diǎn)/所在的位罝與事件的發(fā)生位罝p之間的歐氏距離，參數(shù)(X表示節(jié)點(diǎn)的感知能力以及信號(hào)隨傳輸距離增加的衰減程度。顯然，當(dāng)節(jié)點(diǎn)/與事件的發(fā)生位罝P之間的距離冰Z>)小于或等于節(jié)點(diǎn)的感知半徑時(shí)，節(jié)點(diǎn)對(duì)P的感知概率為當(dāng)距離大于時(shí)，則節(jié)點(diǎn)不能感知到時(shí)間的發(fā)生。3.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋問(wèn)題分類網(wǎng)絡(luò)覆蓋是組建WSNs過(guò)程中需要考慮的問(wèn)題之一，也是衡量WSN
4、s部署性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。一般來(lái)講，覆蓋的目標(biāo)就是在滿足一定服務(wù)質(zhì)量下，使傳感器節(jié)點(diǎn)合理分布，從而使節(jié)點(diǎn)覆蓋的監(jiān)測(cè)區(qū)域面積最大化。通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的研究，我們可以了解部署IX域內(nèi)是否存部署空洞即監(jiān)測(cè)和通信盲IX，以及了解網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量，從而指導(dǎo)我們采取措施來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋，如調(diào)整部署節(jié)點(diǎn)的位罝，或者向網(wǎng)絡(luò)中的空洞處添加新的節(jié)點(diǎn)。另外，為保證重要區(qū)域的監(jiān)測(cè)信息可靠準(zhǔn)確，我們可以適當(dāng)提高傳感器節(jié)點(diǎn)的密度。隨著對(duì)覆蓋問(wèn)題的深入研究，人們將覆蓋問(wèn)題分為了不同的模型。一般而言，覆蓋算法分為分布式算法和集中式算法。其中在分布式算法中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)各自運(yùn)行算法。如果一個(gè)算法是
5、分布式且局部化的，那么節(jié)點(diǎn)在做決定時(shí)僅依靠其鄰居節(jié)點(diǎn)就可以。這使得分布式和局部化的算法具有很好的擴(kuò)展性。實(shí)際應(yīng)用中，覆蓋問(wèn)題受很多因素的影響，以下列出了一些影響覆蓋的因素。(1)傳感器部署算法：在環(huán)境友好、可接近的情況下，可以采用確定部署方式，確定性部署的優(yōu)點(diǎn)是部署過(guò)程是可控地，因此，部署過(guò)程可以使用一些優(yōu)化算法來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和減少部署的節(jié)點(diǎn)數(shù)。而在災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)、戰(zhàn)場(chǎng)等惡劣的環(huán)境中，可以采用隨機(jī)部署方式，但是由于隨機(jī)部署的不可控性，通常需要部署大量傳感器節(jié)點(diǎn)才能滿足覆蓋要求。(2)感知半徑和通信半徑：假設(shè)與傳感器節(jié)點(diǎn)的距離為r的區(qū)域內(nèi)的發(fā)生的事件都能被傳感器
6、節(jié)點(diǎn)感知到，就稱傳感器節(jié)點(diǎn)的感知半徑為n傳感器的通信半徑則與網(wǎng)絡(luò)的連通性緊密和關(guān)。(3)其他需求：能量效率和連通性。我們稱之為基于能量效率的覆蓋和連通的覆蓋。目前WSNs的覆蓋可分為區(qū)域覆蓋、點(diǎn)覆蓋和邊界覆蓋。覆蓋問(wèn)題中的區(qū)域覆蓋是被研宄的最多的問(wèn)題，其目標(biāo)是在保證網(wǎng)絡(luò)連通性的條件下，減少網(wǎng)絡(luò)所需節(jié)點(diǎn)數(shù)，最大化網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)區(qū)域。圖3-l(a)給出了區(qū)域覆蓋的示意圖。WSNs的點(diǎn)覆蓋就是覆蓋目標(biāo)區(qū)域內(nèi)特定的節(jié)點(diǎn)集合。如圖3-l(b)所示，給出了一個(gè)點(diǎn)覆蓋的例子。WSNs的邊界覆蓋研究的是某一可移動(dòng)得目標(biāo)以任意軌跡穿越WSNs所在IX域時(shí)，其被監(jiān)測(cè)到的幾率和不能
7、被監(jiān)測(cè)到的幾率。圖3-1(0顯示了一個(gè)一般的邊界覆蓋問(wèn)題。3.2.1區(qū)域覆蓋在WSNs中，區(qū)域覆蓋是被研宄最廣泛的問(wèn)題。區(qū)域覆蓋考慮的是區(qū)域內(nèi)的任意一點(diǎn)被覆蓋的情況。一般來(lái)說(shuō)，在區(qū)域覆蓋問(wèn)題的研究中，通常會(huì)考慮連通問(wèn)題。保證網(wǎng)絡(luò)連通對(duì)于WSNs是十分必要的，因?yàn)槲催B通的節(jié)點(diǎn)無(wú)法將采集的數(shù)據(jù)傳到用戶。很多文獻(xiàn)都對(duì)區(qū)域覆蓋問(wèn)題進(jìn)行了討論。Slijepcevict提出了一種能有效的延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)工作壽命的節(jié)點(diǎn)部署策略。該算法利用了WSNs中的節(jié)點(diǎn)存在冗余性這一特點(diǎn)。其基本思路是將WSNs中的所有傳感器節(jié)點(diǎn)劃分成若干相互獨(dú)立、沒(méi)有交叉的節(jié)點(diǎn)集。而目標(biāo)區(qū)域能夠被每一個(gè)節(jié)點(diǎn)
8、集完整覆蓋。這些節(jié)點(diǎn)集合通過(guò)輪換的工作和休眠，能有效的延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的使
