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基于無(wú)線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋問(wèn)題的研究
無(wú)線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了E+E傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)，能夠協(xié)作地完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、傳感和采集目標(biāo)對(duì)象的信息，并對(duì)其進(jìn)行處理，傳送給需要信息的用戶。

基于無(wú)線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋問(wèn)題的研究
無(wú)線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)一般是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的大量E+E傳感器節(jié)點(diǎn)組成，這些E+E傳感器節(jié)點(diǎn)通常由容量有限的電池供電，且被部署在無(wú)人值守的環(huán)境下而不能持續(xù)充電，同時(shí)需要與距離較遠(yuǎn)的基站進(jìn)行頻繁通信，因此能量的有效利用是無(wú)線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。由于在無(wú)線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)中E+E傳感器節(jié)點(diǎn)的分布通常具有隨機(jī)性和密集性，許多E+E傳感器節(jié)點(diǎn)的傳感范圍之間會(huì)出現(xiàn)交疊，這會(huì)導(dǎo)致覆蓋冗余E+E傳感器節(jié)點(diǎn)的出現(xiàn)。大量覆蓋冗余E+E傳感器節(jié)點(diǎn)將加劇鄰居E+E傳感器節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)信息的相關(guān)性以及與基站通信時(shí)的沖突，勢(shì)必加劇了E+E傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗，這將對(duì)僅攜帶有限能量的E+E傳感器節(jié)點(diǎn)造成嚴(yán)重的威脅。此外，在有些特定的應(yīng)用場(chǎng)景（如目標(biāo)跟蹤）中，由于目標(biāo)本身、E+E傳感器節(jié)點(diǎn)的物理特性以及網(wǎng)絡(luò)中障礙物的存在等因素，導(dǎo)致距離目標(biāo)較遠(yuǎn)的E+E傳感器節(jié)點(diǎn)不能檢測(cè)到目標(biāo)或監(jiān)測(cè)的目標(biāo)信息誤差較大，如果這些E+E傳感器節(jié)點(diǎn)處于工作狀態(tài)不僅沒(méi)有什么價(jià)值，而且浪費(fèi)能量。為了解決上述問(wèn)題，本課題對(duì)無(wú)線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)中的覆蓋控制問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，提出了自己的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)覆蓋控制算法，這些算法能快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)出網(wǎng)絡(luò)中的覆蓋冗余E+E傳感器節(jié)點(diǎn)，并使之進(jìn)入低功耗的休眠狀態(tài)，從而有效地節(jié)省了E+E傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗。首先，提出了一種基于邊界覆蓋的、高效的、分布式冗余節(jié)點(diǎn)查找算法——EDRNS（efficient distributed reduntant node search），來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)覆蓋控制。該算法實(shí)現(xiàn)了E+E傳感器節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍問(wèn)題由二維空間向一維空間的轉(zhuǎn)化，將問(wèn)題有效地簡(jiǎn)化，從而降低了解決問(wèn)題的復(fù)雜度。此算法不僅能夠保證被監(jiān)測(cè)區(qū)域的*網(wǎng)絡(luò)覆蓋，而且能夠快速地找到網(wǎng)絡(luò)中的冗余節(jié)點(diǎn)。 其次，在進(jìn)一步分析無(wú)線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)覆蓋控制算法的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合無(wú)線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)和E+E傳感器節(jié)點(diǎn)自身的特點(diǎn)，提出了一種適用于移動(dòng)目標(biāo)跟蹤場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)覆蓋控制算法——ID-DCC（information driven dynamic coverage control），即通過(guò)在所跟蹤移動(dòng)目標(biāo)的附近動(dòng)態(tài)地構(gòu)造一個(gè)有效的拓?fù)涔芾韰^(qū)域，由區(qū)域內(nèi)的E+E傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)完成所要求的任務(wù)，而區(qū)域之外的節(jié)點(diǎn)均進(jìn)入休眠狀態(tài)；同時(shí)，ID-DCC算法結(jié)合EDRNS算法來(lái)進(jìn)一步對(duì)所構(gòu)造的拓?fù)涔芾韰^(qū)域進(jìn)行覆蓋冗余控制，因此有效地節(jié)約了無(wú)線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體能量消耗。

基于無(wú)線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋問(wèn)題的研究
zui后，利用NS-2仿真工具和ARM3000嵌入式平臺(tái)，對(duì)所提出的算法進(jìn)行了驗(yàn)證和模擬，結(jié)果表明所提出的算法可以在保證覆蓋范圍的基礎(chǔ)上，有效降低無(wú)線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)的整體能量消耗，進(jìn)而延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。