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無線E+E傳感器網絡柵欄覆蓋關鍵技術
無線E+E傳感器網絡是由大量低功耗、低成本、集信息獲取、處理和傳輸于一體的微型E+E傳感器節點通過自組織方式形成的網絡，在軍事國防、工農業控制、環境監控、生物醫療、搶險救災等領域有著非常廣泛的應用前景，近年受到廣泛關注。覆蓋控制是無線E+E傳感器網絡的基本研究問題。通過覆蓋控制技術，能夠有效地利用無線E+E傳感器網絡的有限資源，實現改善感知服務質量或延長網絡生存周期等目的。柵欄覆蓋是無線E+E傳感器網絡覆蓋控制的研究熱點之一。

無線E+E傳感器網絡柵欄覆蓋關鍵技術
柵欄覆蓋考慮移動目標沿任意路徑穿越無線E+E傳感器網絡的部署區域時，如何保證移動目標被網絡檢測的問題，在邊境監測、陣地布防、工業安保等方面具有廣泛的應用需求。柵欄覆蓋與傳統的區域覆蓋相比，在部署區域、監控目標、監控方式等方面顯著不同，傳統區域覆蓋領域的研究工作不能直接應用于柵欄覆蓋，柵欄覆蓋目前仍是開放的研究領域，因此對無線E+E傳感器網絡柵欄覆蓋關鍵技術進行研究具有積極的理論意義和應用價值。在弱柵欄覆蓋節點調度策略、支持多節點信息融合的柵欄信息覆蓋、全移動E+E傳感器網絡k-柵欄覆蓋、混合E+E傳感器網絡k-柵欄覆蓋等方面展開研究，主要研究工作包括：針對無線E+E傳感器網絡節點能量有限、能量補充困難的特點，研究了無線E+E傳感器網絡弱柵欄覆蓋zui大化網絡生存周期的節點調度問題。首先引入條格劃分思想，提出了面向弱k-柵欄覆蓋應用的柵欄覆蓋調度問題BCSP,證明了該問題是NP-Hard的。然后提出了一種集中式的啟發式節點調度算法HBCS,該算法優先選擇能夠柵欄覆蓋zui多條格的節點加入柵欄覆蓋集。zui后提出了一種*分布式的zui大化生存周期調度算法DBCS,該算法中各節點僅需通過獲取鄰居節點所覆蓋條格的信息即可確定自身工作狀態，計算簡單、通信開銷小，適合于大規模無線E+E傳感器網絡應用。仿真實驗表明兩種調度算法均能夠有效地調度冗余節點實現弱k-柵欄覆蓋，節省網絡能量，顯著延長網絡生存周期。相鄰多個物理E+E傳感器節點通過感知信息的融合，組成虛擬節點，將能夠彌補節點間的物理覆蓋空隙，增加柵欄投影長度，提高柵欄覆蓋性能。研究了如何進行虛擬節點組合以zui大化柵欄投影長度的柵欄信息覆蓋虛擬節點組合問題。主要工作包括：針對虛擬節點協作度的情況，推導出了虛擬節點信息覆蓋區域的柵欄投影長度的近似下界，提出了一種對協作度k無限制的計算柵欄投影近似下界的通用方法。基于合作博弈理論，建立了虛擬節點組合博弈模型，提出了一種分布式的虛擬節點組合算法DVSF,證明了DVSF算法的收斂性和zui終網絡結構的穩定性仿真實驗證明DVSF算法能夠顯著增加網絡的柵欄投影長度之和，提高柵欄信息覆蓋性能，DVSF能夠與分布式的節點調度機制良好地結合，大幅增加網絡生存時間。針對所有節點都具有有限移動能力的全移動E+E傳感器網絡，目前尚無解決能量高效的k-柵欄覆蓋構建問題的研究工作。研究了隨機部署的全移動E+E傳感器網絡能量高效地構建k-柵欄覆蓋的問題，主要工作包括：提出了1-柵欄覆蓋zui小移動距離和問題（1-BCMS問題）。基于網格劃分模型，將1-BCMS問題近似為1-網格柵欄zui小移動距離和問題（1-GBMS問題），給出了1-GBMS問題的整數線性規劃描述，證明了1-GBMS問題是NP-hard的。提出了一種能量高效的1-柵欄覆蓋構建算法CBGB。仿真實驗表明CBGB算法的求解結果與*解接近，有效減少了節點移動距離。與CBarrier算法相比，CBGB算法性能更優。提出了基于分治策略的k-柵欄覆蓋構建算法。與全局算法相比，該算法大幅減小了通信和計算開銷。仿真實驗表明該算法能夠有效地形成k-柵欄覆蓋，節點平均移動距離不隨網絡規模的擴大而增加，具有良好的可擴展性，適用于大規模無線E+E傳感器網絡針對由大量靜態節點和少量移動E+E傳感器節點組成的混合E+E傳感器網絡，研究了移動節點輔助下的k-柵欄覆蓋構建問題。主要工作包括：提出了一種集中式的混合E+E傳感器網絡k-柵欄覆蓋構建算法BCHN。該算法首先利用zui小費用流算法尋找zui少數量的待修補空隙，然后對每個待修補空隙，選取具有zui短移動距離的鄰近移動節點進行修補。提出了一種分布式的L-局部k-柵欄覆蓋構建算法DLBC。各靜態節點首先計算自身局部2d長度范圍內的待修補空隙集合，然后利用移動節點修補空隙，在自身局部2d長度范圍內形成k-柵欄覆蓋，整個網絡即可形成L-局部k-柵欄覆蓋。基于滲透理論，分析了移動節點的部署條件：如果監控區域寬度與長度滿足條件，則當靜態節點密度時，無須部署移動節點。如果，則必須部署移動節點，才能保證形成柵欄覆蓋。實驗結果表明BCHN算法在平均移動距離、平均使用的移動節點數量等方面均優于MB算法；DLBC算法在較大d值的情況下，能夠通過形成L-局部k-柵欄覆蓋，間接保證全局k-柵欄覆蓋的形成。

綜上，針對柵欄覆蓋如何與節點調度、信息融合、移動E+E傳感器等技術緊密結合提出了相應的解決方案，充分發揮了柵欄覆蓋的優勢，有效利用了無線E+E傳感器的有限資源，達到節省無線E+E傳感器節點數量、延長無線E+E傳感器網絡生存周期的目的，對進一步推動無線E+E傳感器網絡的研究和實用化具有一定的理論意義和應用價值。