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《中南大学》 2010年
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无线传感器网络中目标覆盖问题的研究

刘明  
【摘要】: 覆盖问题在许多无线传感器网络应用中至关重要,逐渐成为人们研究的热点问题之一。根据覆盖对象的不同,覆盖问题可以分为三类:区域覆盖、目标覆盖和栅栏覆盖。本文首先对无线传感器网络进行了介绍,然后对覆盖问题的具体算法进行了分类探讨。 在节点感知范围不可调的无线传感器网络中,本文研究了无线传感器网络中随机部署下的目标覆盖问题。针对算法G-MSC中每轮工作节点中冗余节点较多的不足,本文提出了一种基于节点剩余能量的贪婪目标覆盖算法E-MSC。该算法提出了一种新的节点贡献值衡量模型:不仅考虑落在节点感知范围内的尚未被覆盖的目标的数目,还考虑到了节点的剩余能量。此外,算法E-MSC还采取了优先覆盖“边远目标”的策略,从而有效避免节点因为贡献值过大而过早死亡。最后本文通过仿真验证了:算法E-MSC与目标覆盖算法G-MSC相比在网络生命周期方面有一定的提高。 在节点感知范围可调的无线传感器网络中,本文研究了无线传感器网络中随机部署模型下的多感知范围目标覆盖问题,该问题已经被证明是NP完全问题。针对集中式贪婪启发算法(CGH)中每轮工作节点中冗余节点数过多的不足,本文设计了一种基于优先覆盖“边远目标”的集中式算法ECGH。该算法采取优先覆盖“边远目标”的策略,达到最大化网络生命周期的目的。算法ECGH虽然能提高网络的生命周期,但是过分地依赖于全局信息,因此本文在分布式贪婪启发算法(DLGH)的基础上,设计了一种能量有效的分布式算法EDLGH。算法EDLGH仅仅利用局部信息,同时加入了“冗余检测删除”机制,从而减少了每轮中冗余节点的出现。最后本文仿真结果表明:ECGH算法和EDLGH算法都比CGH算法和DLGH算法在网络生命周期方面有较大的提高。 为了解决网络中节点感知到的数据有效地传送到汇聚节点等问题,本文研究了无线传感器网络中随机部署模型下的连通目标覆盖问题。由于该问题是NP完全问题,本文首先将连通目标覆盖问题建模成最大覆盖树问题,然后提出了一种贪婪的连通目标覆盖算法ECTCG。该算法在算法CWGC的基础上采取优先选取覆盖“边远目标”的节点的策略,达到在保证网络连通覆盖的前提下尽可能地延长网络的生命周期的目的。最后本文仿真结果表明:ECTCG算法在各种规模下与CWGC算法相比都能获取更高的网络生命周期。 本文最后对所做研究工作进行了总结,并阐述了无线传感器网络目标覆盖问题下一步的研究思路。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP212.9;TN929.5

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