无线传感器网络覆盖问题研究文献综述

 2022-11-22 03:11

文 献 综 述

  1. 引言

无线传感网络(Wireless Sensor Networks, WSNs) 作为一种新的计算模式的应用类型的网络,在新一代的网络技术中扮演着很重要的角色,随着其在国家政治、经济和社会的安全中越来越多的应用,WSN已经成为了当今科学技术研究中的热点问题。无线传感器网络中包括大量成本和功耗都较低的节点,它们的特点是可以感知采集需要的信息并对其处理,传送给信息的管理者,采用一定的方法将这些节点部署在给定的目标区域中,就可以实现无线传感器网络的应用了。随着微电子技术的不断发展,无线传感器节点的制造工艺也在不断进步,其带的功能也在不断改进和完善,一种由多个靠电池供电并且带有感知功能的无线通信设备组成的网络诞生且逐渐成熟并具有了很强的实际应用效果,我们称这种具有自适应功能的网络为无线传感器网络。这种无线传感器网络由许多小型设备组成,而这些小型设备都有各自的专业节点、无线收发器、处理单元模块、存储单元模块以及装有微电池的供电单元模块。

2. 研究背景及研究现状

2.1研究背景

覆盖控制是网络对环境监测能力的体现,一般将其作为对无线传感器网络的监测服务质量进行评估的标准。然而,往往高密度、大规模的部署传感器节点与这些节点形成的网络的实际覆盖质量会有很大的矛盾,造成这种不协调情况的原因是节点的规模较小、能量很有限、部署算法的不合理性,这种不合理带来的后果是网络生存周期比预期的短很多。因此,为了解决覆盖中出现的这种不协调,在不影响网络覆盖效果的前提下,我们应该合理调度节点的状态,延长网络生命周期,目的是使传感器网络的资源得到有效利用,从而使得网络监控质量得到改善。

2.2研究现状

由于无线传感器网络本身的特性,覆盖控制问题不能仅仅简单的考虑覆盖这一个因素。而且大部分情况下,覆盖问题都与连通性、路由问题、生存周期、调度等诸多因素密切相关,因此覆盖控制问题是一个非常复杂的多因素、多目标问题。

提出了一种基于节点工作或休眠的调度算法,这种算法是基于节点调度规划文献[1]提出了most-constrained least-constrained算法,该算法基于集中式的优化思想,虽然一定程度上改进了覆盖现状,但不具有良好的可扩展性,而且算法依赖于节点的位置信息用来计算覆盖集。

文献[2]根据生物启发式算法提出了Artificial Bee Colony (ABC)算法,用以解决覆盖问题中的最优解问题,这种算法较好的平衡了工作节点数与覆盖率的矛盾,但是缺点就是计算量过大,容易导致节点早死。

文献[3]等人利用virtual force等理论和无线传感器网络圆覆盖思想,提出了虚拟力算法,该算法利用传感器网络中节点随机部署导致节点分配不均匀时,能够利用网络中的密集节点分散开来用以完成对目标区域的均匀覆盖;但改算法也存在一定的不足之处,首先该算法并没有考虑到节点在不同区域对覆盖要求的差异性,其次在区域边界进行覆盖时,消耗量大量的节点能量。

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