无线传感网络中栅栏覆盖的随机部署模型

发布时间：2020-04-24 05:00

【摘要】：无线传感网络是一种全新的信息获取和处理技术,在军事、工业及民用等领域应用广泛,是目前一个非常活跃的研究领域.覆盖问题是无线传感网络中一个基础的、热门的研究问题,它反映了无线传感网络对监测区域的监测质量,通过监测质量的大小可以反映无线传感网络中的资源优化分配问题.论文针对无线传感网络中的栅栏覆盖问题,从矩形部署区域和环形部署区域两个部署场景展开了深入研究,讨论其中的资源优化分配问题.前者是在矩形区域的场景下研究,在抛撒传感器的过程中会有一定概率发生随机偏移,从而对相邻部署栅栏线产生影响,以此来减少部署数量;而后者在环形区域的场景下研究,在传感器发生随机偏移下,对相邻感知圆环产生的影响,以此来减少部署数量.本文主要工作包括以下几个方面:(1)基于修复概率的栅栏覆盖部署方式.本文研究了基于矩形部署区域,分析了沿直线部署传感器如何在随机偏移的影响下使得传感器资源能够合理优化分配.基于栅栏覆盖部署过程中存在的传感器位置偏差的情况,提出了在偏差影响下的多条栅栏部署方式.由于传感器的部署方式是由飞机沿直线抛撒的,导致一些传感器偏差过大而产生栅栏间隙,从而使得修复栅栏间隙的成本过大.因此本文将分析传感器超出一定偏差后会对相邻部署线产生一个随机补偿点,从而使得原本的部署线产生栅栏间隙,并且在相邻部署线的部署过程中,能修复原本部署线中栅栏间隙的概率,从而估算需要再部署传感器的数量上界.针对偏差函数中的未知参数,本章将采用贝叶斯估计的方式做统计推断.(2)基于环形区域随机偏移的强K-栅栏覆盖.首先,分析了在封闭性区域部署情况中,圆形的部署方式使得提供保证栅栏覆盖所需的传感器数量最少,并且通过构建正多边形的方式能够形成圆形感知栅栏.在传感器大面积安放过程中,由飞机抛撒的传感器会产生随机偏移,使得相邻两个传感器之间存在间隙.本文结合多轮部署调度的方式,提出修补圆形感知栅栏的调度算法,最终形成监测环形K-栅栏.(3)本文分别对基于直线部署的矩形区域和基于圆形部署的环形区域进行模拟实验,并且探究不同实验参数取值对实验结果的影响.实验结果证明了本文提出的部署策略确实能有效地减少保证栅栏覆盖所需的传感器数量.综上所述,本文以保证栅栏覆盖的监测质量为目标,分别从矩形区域和环形区域两个角度研究了栅栏覆盖问题.对于在资源限制的条件下,合理优化传感器的分配有着广泛的理论意义和应用价值.
【图文】：

栅栏,传感器

３．１．１感知覆盖模型逡逑假设在一个长为Ｌ，宽为Ｆ的二维矩形带状区域，沿着平行于边界线的直线部逡逑署传感器，因此每条部署线是相互平行的，如图３．１所示，本章将矩形区域的两边逡逑划分为入口边界和目标边界．入侵者从入口边界进入，穿过监测区域到达目标逡逑边界．这里假设传感器是携带ＧＰＳ的，可以知道自己的位置信息，并且传感器的连逡逑通半径是足够大的，使得传感器之间能够向信息节点汇报自己的位置信息．为了逡逑方便考虑，本章将在０／１圆盘模型下进行研究，每个传感器是同构的，感知半径都逡逑为由于感知半径越大；需要消耗的能量也越多，基于这方面的考虑，本章将调整逡逑感知半径使其等于偏差半径逡逑丨入口边界逡逑、？人心；）ｊ逡逑目标边界逡逑图３．１：关于栅栏覆盖和传感器的部署说明逡逑部署线平行于边界，传感器沿着部署线部署，传感器的预期部署位置如逡逑图３．１中的方块所示，实际部署位置如图３．１中的圆点所示，实际部署位置明显的偏逡逑８逡逑

随机补偿,栅栏

逦基于修复概率的栅栏覆盖部署方式逡逑过程中，会有一定的随机偏移．因此，把偏移到图３．２中认区域的点作为相邻部署逡逑线？／邋＝邋－４＾的部署点，以后称其为随机补偿点，把没有偏移到乃：区域中的点作逡逑为＿扢＝０的接党点．逡逑第二步：在部署线ｙ邋＝邋—４＾上，以随机补偿点为中心，考虑到偏差的影响，，向两逡逑边以４ａ做圆，在部署线１／邋＝邋一如上截得两个相邻部署点，此后向两边以如的间距逡逑部署传感器．因此，在对部署线ｙ邋＝邋—４７的部署过程中，同样也会对部署线？／＝邋０产逡逑生一定数量的随机补偿点１■从而有一定概率修复部署线ｙ邋＝邋０中的栅栏间隙，以此逡逑减少需要对２／邋＝邋０进行再部署的传感器数量．逡逑第三步：重复以上步骤，直到部署完所有的部署线．逡逑第四步：对剩下的栅栏间隙，用移动传感器进行再部署．逡逑／７＞＼逡逑二逦逡逑ｙ邋＝邋—４（７逦逡逑图３
【学位授予单位】：杭州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP212.9;TN929.5

【参考文献】