无线传感器网络目标优化覆盖的研究

【摘要】：无线传感器网络受物联网发展的带动,其研究与应用更加受到各界的关注。网络的特点决定了目标覆盖问题成为网络中最为基本的部分,影响着网络的寿命与其它技术的发展。因此,设计优化目标覆盖问题,研究无线传感器网络的目标覆盖算法,分析约束条件和目际函数并建立算法的数学模型和算法规则,这对于高效地实现无线传感器网络目标覆盖具有特别重要的意义。 本文首先介绍了无线传感器网络系统基本结构和网络的特点,总结多种网络节能技术并对网络的拓扑与目标覆盖问题进行了分析。其次,针对无线传感器网络的目标覆盖问题,分析研究了各种典型算法的原理与优缺点,包括全目标覆盖算法,部分覆盖算法以及集合分割算法等。在以延长网络寿命的目标下,提出了一种集合分割可调感知半径目标覆盖算法SSAR(Sets Split Adjusting sensing Radius),该算法是建立在传感器节点休眠／活跃状态轮换调度与无线传送距离与能耗关系的理论基础上,设计出覆盖集寻找算法,并用程序加以实现来求解覆盖集合,对得出的覆盖集合采用混合线性规划思想,用ILOG系列优化软件分配实际工作时间,在实际工作的传感器节点集合内调节传感器节点的无线覆盖距离,降低能耗。最后,通过优化计算,分析网络实例验证SSAR算法能够有效地改善网络性能,延长网络的生命周期。