无线传感器网络节点覆盖技术的研究

I 摘 要 无线传感器网络是以大量的微传感器节点为单元构成的自组织分布式网络系统，这些传感器具有成本低、功耗小的特点，以及感知、计算和无线通信能力，无线传感器网络要实现对目标或环境的观察与感知， 主要依靠这些传感器节点自身携带的感知器件来完成指定任务，这种新兴的信息获取技术由传感器技术、无线通信和嵌入式计算技术、微机电技术的发展衍生而来，使人类与自然界的交互方式得到了改善。 只有保证无线传感器节点能有效覆盖被监测区域或目标， 才能使无线传感器网络完成目标监测和信息获取任务，因此节点的覆盖问题成为无线传感器网络的核心，它是决定无线传感器网络的感知范围和所能提供的“感知”服务质量的关键。因此为保证无线传感器节点可以覆盖到所有被监测区域，需要采取合适的覆盖控制策略。 无线传感器网络中， 尽可能少地将高密度随机分布的传感器节点投入活跃工作状态，可以达到节约能耗的目的。如何在达到目标区域的最大覆盖程度的同时满足工作节点数目最少的节点集合，是一个 问题。本文针对无线传感器网络中工作节点集的优化选取问题，着眼于最大化网络覆盖率和最小化节点数目这一目标，在建立最小化网络冗余的数学模型的基础上提出一种基于遗传算法的覆盖控制优化策略， 本文采用禁忌思想，文中设计了两种禁忌操作，在有效搜索局部范围的同时实现了优化全局搜索。对仿真实验的分析表明，该策略快速高效地实现了工作节点集的优化选取。 无线传感器网络研究的另一核心问题是传感器节点的位置优化， 传统的虚拟力导向算法不能使一些混合式传感器网络中的移动节点挣脱固定节点的虚拟力束缚， 出现了无法全局覆盖优化的缺陷。 针对这一问题， 本文提出了一种移动节点覆盖控制策略，该策略采用移动节点的手段使无线传感器网络实现网络结构的动态重组， 最终使网络覆盖范围达到最大化，同时可增强网络的可靠性。仿真实验表明，本文的优化策略大大提高了网络的整体覆盖率，有效解决了无线传感器网络中移动节点位置优化问题。 关键词：无线传感器网络，覆盖优化，遗传算 法，移动节点，工作节点集 is a is by a of as as of to to or on of to of of or in to to of of to of of it is to of to of be to be to to to of as as of a an a to of of at of is is in of of of in To of as a On a of a to 沈阳工业大学硕士学位论文 of to of of is in is of In a of of in To a on of a of to of on of of in of 录 摘 要 . .一章 绪论 . 1 题的研究背景及意义 . 1 内外发展状况 . 3 线传感器技术发展现状 . 3 线覆盖控制策略研究现状 . 5 题研究的主要内容 . 8 第二章 研究基础 . 9 线传感器网络的相关理论 . 9 念 . 9 线传感器网络的构成与特点 . 9 线传感器网络研究基础 . 12 线传感器网络的应用 . 13 线传感器网络覆盖技术 . 14 线传感器网络覆盖问题 . 14 盖控制策略的分类 . 16 型的无线传感器网络覆盖问题算法 . 17 传算法概述 . 19 传算法及其特点 . 19 传算法的研究背景 . 21 传算法的发展及研究现状 . 22 第三章 基于改进 网络节点覆盖优化研究 . 23 传算法的实现技术 . 23 线传感器网络节点覆盖问题目标分析 . 25 题描述 . 25 标函数 . 26 于遗传算法的求解方法设计 . 28 忌算法的设计描述 . 28 络拓扑的编码设计 . 29 沈阳工业大学硕士学位论文 V 络拓扑的编码设计 . 30 盖控制优化策略 . 30 法仿真与性能分析 . 31 验仿真 . 31 法性能分析 . 34 第四章 移动节点的覆盖优化研究 . 38 线传感器网络的部署问题 . 38 移动节点的优化部署方法 . 39 拟力方法 . 39 算几何方法 . 41 算智能方法 . 41 移动节点覆盖问题的研究 . 42 题目标 . 42 簇协作进化算法分析 . 43 立优化模型 . 44 真实验 . 45 第五章 结论 . 50 参考文献 . 51 在学研究成果 . 54 致 谢 . 55 1 第一章 绪论 题的研究背景及意义 无线传感器网络是由无线通信技术通过大量的 传感器节点以自组织方式组成的无线网络体系结构，在当前是非常受重视的，以微电子技术、微型计算机系统、无线通讯技术等多学科交叉的前沿新兴研究热点领域。 无线传感器网络技术的产生与发展帮助人类在获取较大范围环境的研究数据与不 适宜进行有线网络布线的领域获得了极大的方便，而且非常有效的帮助发展了信息传输的技术。无线传感器网络包括传感器、无线信息传播网络、 入式）计算、 布式）信息等技术，以及加入了一些优化算法，能够实现采集数据的量化、传输、数据处理和数据融合等技术。与传统形式的中心处理网络方式相比，无线传感网络是一种具有健壮性高、低功耗、低成本、布网简单、灵活性高、维护便捷与智能化强等许多优点的传感网络。无线传感器网络在军事和民用领域都已经发展出了一些应用，并且目前看来应用前景是非常广泛的。无线传感器网络可被应用于医护、工程控制、环境监测、远程监控、国防军事等众多关系到国计民生的领域，它非常深远的地改变着人与自然的交互方式， 无线传感器网络更深的发展和更广阔的应用将会给人类的生产生活中的各个方面带来意义深远的变革。 无线传感器网络通过提出了一种新式的分散信息交流方式， 突破了传统的点对点数据信息交流方式所具有的局限，达到了电子层面、物理层面以及人类现实社会层面等等三个层面的信息交流的目的。 线传感器网络）在无人看护、环境受限、资源匮乏的环境中展示出了非常大的开发和应用价值，其获取的物理信息具有客观有效的特点，故而具有非常广泛的应用前景，加速了低功耗多功能传感器技术的创新和提高，实现了在外部空间 严重不足的情况下集成信息的采集功能、数据处理的功能以及无线通信等多种功能。早在 2003 年，美国商业周刊的“未来技术专版”中早已阐述了四大全球未来的高技术产业将由传感器网络、效用计算、仿生人体器官、塑料电子学组成，这些产业的高速发展将掀起新的科技产业浪潮。同沈阳工业大学硕士学位论文 2 时， 术评论 其预测未来技术革命的报告中还曾明确只出过，无线传感器网络在即将到来的若干年内将引导新一轮的世界新兴科技变革。 无线传感器网络技术最早发源于军事科技领域， 1978 年卡内基梅隆大学曾在美国国防高级研究项目署的资助下组建了专门 以无线传感器网络为基础研究方向的军事监视系统1的分布式传感器网络研究工作组。但是受制于当时技术条件的限制，研究和应用的范围曾非常有限。进入到 21 世纪之后，随着科学技术水平的进步，目前对无线传感器网络方向的研究与开发早已成 为目前信息科学研究领域的一个新兴的热点2。在美国进行的有关的移动计算和移动网络的国际会议上，发布了无线传感器网络将成为下一世纪科学技术领域所面临的发展契机的消息， 届时将有越来越多的开发者和研究机构会把精力投入到无线传感器网络的研究与开发事业中来3。 无线传感网络技术中一种有代表性的应用就是用以监视某个区域， 或者对区域中的一些特定位置进行监视。在传感器网络中，每一个节点都拥有一个小型的感应器和处理器，拥有信息处理以及无线通信的功能，节点可以将收集到得信息和信息处理结果传送给中心数据汇集服务器，并由数据汇集服务器处理分析到的数据，分析在其观察的区域是否发生了重要的事件。因为每一传感器的感应范围都是有限的，所以为了达到使该无线传感器网络可以完成目标的监视和信息的获取等目的， 必须使无线传感器节点的分布能有效的覆盖被监视的目标和范围。综上所述，开展了有关无线传感器网络的覆盖控制问题的研究，即通过分析被监 测的区域信息或者目标分布的特点信息，使用某些具有特定算法的优化策略对无线传感器节点进行重新分布，保证传感器网络可以完全覆盖或者能较大概率的包括被监测的范围， 并且尽可能的降低系统冗余和网络资源的浪费。 覆盖控制问题，可以比作是在传感器网络节点能量等资源普遍不足的情况下，通过重现按照一定的策略和路由选择重新调整传感器分布的位置，最终重新优化分配了 各种资源，从而从通信质量、监视质量、感知质量、传感质量等方面改善传感器网络的服务。 优化过后的无线传感器网络范围覆盖对于高效分配网络的资源，对于完成信息的获取、环境的认知等任务的完成都意义重大。近年来，覆盖控制方面的科研工作在国内外都在积极展开，并且得到了一定的发展4。通过研究传感器节点覆盖技术，为后续的无线传感器网络应用提供了技术上的支持，对于提升我国第一章 绪论 3 的信息化水平，满足许多领域的应用技术需求，实用化核心技术，构成新的经济增长点，都有着非常重要的实际意义。 近代高速发展中的科学技术，促进了一定程度上的多学科快速发展，同时某种程度上也促进了多学科的交叉融合，在这个基础上，工程科学领域与生命科学领域在很多内容上相互交叉与融合。最能体现了这一特点与方向的是遗传算法（ 快速发展与众多方面的应用。 遗传算法的基本理论是求解工程技术与科学研究中各种组合查找和优化的处理问题。遗传算法在机器学习、组合优化、模式识别、自适应控制、规划策略、人造生命和信息计算等众多领域体现了其优越性。 内外发展状况 线传感器技术发展现状 最早在上个世纪七十年代就已出现了传感器网络技术（ 第一代的传感器网络采用传统点对点方式的传输连接传感方法控制传感器的结构。当传感器技术和计算机技术都得了长足的进步和发展之后，第二代传感器网络又衍化出了获取并处理的多种信息信号量的功能， 再经由传感器和控制器之间的连接通道，使新一代的传感器网络具有了处理综合信息的信息能力。从上个世纪末开始，传感器网络开始被应用于现场总线技术，人们用其构建智能化的传感器网络，运用了大量的多功能传感器，并使用了无线技术进行连接，逐渐形成了无线传感器网络。它综合了收集数据、传送数据、融合数据并分析的功能，提出了信息技术的新方向，在环境保护、医疗保障、军事侦察、交通管理等领域都产生了非常广阔的应用前景。 基于研究着重方向的不同，把无线传感器网络技术的衍化过程从上世纪 90 年代至今分为三个发展阶段5比较合理。第一阶段人们主要把探索和研发阶段方向放在了体积小巧、功耗更低、集成化更强、成本更低等几个方面上，众多的传感器类型应运而生；第二阶段人们的研究重点则是无线传感器网络的通信网络特点，尤其是通信网络协议的设计和实现。第二阶段提出和设计了大量的通信协议，尤其是设计了大量的数据链路层 议以及网络层路由协议；第三阶段的发展重点则是无线传感器网络的群体自动行为的研究和发展。目前科学界的研发层次正处于第二、三个阶段。 沈阳工业大学硕士学位论文 4 早期的无线传感器网络研究主要起步于自然基金会（ 美国军方资助的项目产生的成果。 1978 年由美国国防部高级研究计划署（ 办，位于宾夕法尼亚州匹兹堡的卡内基梅隆大学承办的关于分布式传感网络的讨论会， 为了满足军方防御性的需要，开展了权衡传感器网络通信技术与计算技术之间的研究6。由于军方在这些方面投入了大量的人力物力， 一系列研究项目也从 20 世纪 90 年代随之被发展出来。 加州大学洛杉矶分校和罗克维尔自动化中心共 同开发的无线集成网络传感器研究开始于 1993 年 3 月。该项目包括了无线传感器网络设计的诸多方面，涵盖了通信芯片在电路级层面上的设计工作、 感器方面、信号处理系统方面，以及传感检测理论的依据和设计研究组网通信协议的工作。 1999 年开始的 目于 2001 年完成， 研制成果为 “智能尘埃” （ 其体积小于一立方毫米、实现了以光为媒介的通信能力、使用太阳能电池为系统提供电能、悬浮于空中的智能传感器节点。通过抛洒的方式将数千个微小的无线传感器散布在敌方部队的占领区上，既可以隐蔽的侦查敌方的情报信息，同时还能够将有价值的情报及时传回我方的中央指挥部门。 在无线传感器网络发展浪潮的第一个阶段中就 开发出了大量的传感器节点和研究开发平台，这其中典型的节点有 利福尼亚大学洛杉矶分校）和 国罗克韦尔柯林斯国际公 司）自动化中心研制的 点， 利福尼亚大学伯克利分校）的 省理工学院）研制的 点和 点等。在诸多的无线传感器开发平台中，广泛地被应用在实际开发当中的有 件平台以及配套其工作的 S 操作系统，至今全球已有 400 余家公司和研发机构使用了该平台和系统。 第一阶段同时还研究和设计了一些无线传感器网络的通信协议， 这个阶段主要将Ad 络中的某些与该技术相关的通信协议（比如 议）进行了改进，在功能上添加了对于能耗需求的有效性支持技术。无线传感器网络发展第二个时期，人们在无线传感器网络的通讯协议方面进行了大量的设计和研发工作。这个阶段，大量的 议和丰富的路由协议应运而生。 第一章 绪论 5 无线传感器网络的第二个发展阶段的又一个特 点是学界着重对与无线传感器网络的覆盖部署领域、数据查询功能、信息处理能力有关的种种应用和过程关键部件相关的课题进行了更为深刻的研发，这个研发过程还结合了许多其他的学术研究成果。这一阶段，不仅是美国的一些高校和科学研发机构，法国、日本等其他早已开展这项研究的国家的高校和科研机构也积极开展了有关无线传感器网络的课题研究7。 2000年起，有关无线传感器网络的研究成果在国际上如雨后春笋般不断的涌现。 2003 年伊始， 无论是国际会议还是杂志都有更多的有关于无线传感器网络的内容被搬上科学研究的舞台。 第三阶段发展中的无线传感器网络研究的重点 放在了网络群体智能行为方面和实际领域的应用研究方向。但是截止到现在，这方面的研究基础还是相对较为薄弱，还有大量的问题没有被涉及。 国内的高校和许多科研机构已经在该领域开展了这方面的研究， 比如清华、 东南、哈尔滨工业等国内知名学府以及中国科学院沈 阳自动化所等国内著名科研机构已经在无线传感器研究领域展开了初步的探索和研究。 国家自然科学基金 （ 自 2003年度起开始资助国内有关该项目的研究， 并且资助金额以逐年递增的趋势在不断的提高。 截至 2005 年已资助与无线传感器网络相关的项目已经超过 20 项。 值得一提的是，中科院计算机所宁波分所（宁波中科集成电路设计中心有限公司）推出的重力辅助惯性导航系统（ 得了非常有价值的成果。但是与国际上的研究水平相比，国内的无线传感器网络研究还仅仅处于在理论上跟踪国外研究成果的初级阶段， 在实际的产业上还没有具有代表性的示范成果以及和外部环境竞争的优势。 线覆盖控制策略研究现状 通过基站无线传感网络接收各节点采集到的信息， 再将数据转发到网络的数据处理中心进行分析和处理。但是数据的采集与采集质量取决于网络的覆盖质量。所以，要想提高数据采集的有效性和准确度， 必须通过不同的优化策略来对整个网络空间进行合理的分配和有机的整合。目前，主流的传感器优化策略有两个大的方向，一种是通过随机的部署策略大规模的随机部署； 另一种是在特定条件的制约下为了实现特定的目标而采用的一种有计划的部署策略。因为经常需要在复杂恶劣的户外环境、战场环境等等许多不确定的环境下工作，因此通常 都是大规模的随机部署这些无线传感沈阳工业大学硕士学位论文 6 器。 但需要注意的是如何合理的在正确的地点部署这些无线传感器还存在着一定的问题，极易造成整个网络的不合理覆盖（局部的投放密度过大或过小都是一种不合理的现象），导致形成感知的盲区或者感知能力的浪费。所以在早期确定这些传感器的位置时就需要通过一系列的策略来达到整个传感器分布位置的优化。 目前的研究成果通过在“休眠”和“工作”两种模式之间进行切换来达到合理运用资源的目的，休眠状态暂时关闭传感器的通讯系统和传感系统，降低整个系统工作中的能耗。在软件系统的控制下，两种状态可以任意切换8以达到合理控制感应效果和降低功耗之间的平衡。为了尽可能地一次布 置就能达到较大的传感器网络工作时间，通过加倍的投放传感器在传感区域中是一个非常典型的办法，然后再某一时刻仅仅开启一部分的传感器节点在合理的分配了节 点数量和节点分布位置之后令其余的节点进入功耗较低的休眠状态，既不影响 覆盖性能，又使各感应节点间歇的得到了休眠的机会， 使整个无线网络整体的工作寿命较单个节点持续的工作寿命有了极大的提高。学界称其为“高效使用能量的覆盖问题（ 9（或“覆盖控制”）。本质上这是有关约束优化的一个问题，目的是用最小化的工作节点数量，单位时间最小的网络能耗（并保证整个网络的传感器能耗配置尽可能地均衡），以实现整体网络寿命最大化。通过一部分的传感器节点进入休眠状态，达到整个网络的监测区域可以达到该问题的约束条件。 无线传感网络覆盖问题是如此的重要和典型， 以至于一直以来就是非常受关注的研究项目， 近些年来国内和国外关于无线网络覆盖控制方面的研究工作都有一定的进展，不同类型的优化策略取决于不同类型的实际应用，因此也产生了许多成功的应用实例。从节点覆盖控制运行的原理的角度来对整个区域的覆盖控制加以区分，覆盖控制的方法包括了集中 （ 、 分布 （ 、 局部化 （ 种不同的方式。集中式覆盖控制方法的数据分析是由固定的基站或者节点（ 点）来进行的，再通过 洪）的方法使每个传感器节点都使用该覆盖策略，分布式算法则是每个节点的信息都是按照临近节点收集来的信息而进行不同的设置。分布式算法具有运算简单的特点，大规模的网络中比较适宜采用这种协议。但是应用分布式算法分布的节点在布置上缺少统一的协调和分配，节能效率较低，也对决策者第一章 绪论 7 了解全局信息产生了诸多不便。 所以产生了许多探索和研究分布式算法和覆盖控制算法的课题和文献。 文献10把整个传感器网络分为几个之间不相有交集的子集， 每个子集中的节点都能高效的监视覆盖区域。处在不同子集的传感器节点分别开启工作状态。显然，将无交集节点最大化问题是解决 全的 K 题的关键，为此，作者设计了一种集中式启发算法。但是由于该算法具有较复杂的实现复杂度，在大规模的实际网络应用中并没有太大的扩展优势。 文献11通过与目标定位的问题相结合从而使关于覆盖优化的问题转化为了研究最小化距离错误的问题， 依据目标在传感器节点集中的出现频率从而可以实现快速的定位有监测需求的目标位置， 依据目标在哪些传感节点集中出现可以快速定位监测目标的方式，提出一种应用模拟退火思想进行的 将最大错误距离最小化的优化分配策略。文献12同样对该问题进行了一定的探索，首先把有监测需求的区域离散化为网格点，借用了遗传算法在解决优化问题上具有的先天优势，提出了一种新的无线传感器网络节点位置分布策略。 文献13对应用节点的随机分布网络覆盖问题进行了研究，首先定义了 后通过基本概率的理论估算了目标网络所需的覆盖强度；然后再用数学分析的知识对覆盖网络中的节点密度方面、 覆盖强度方面和节能水平方面进行了有机的关联。文献14研究了一旦节点发生功能失效将使整个的传 感器网络监测质量下降的问题。 基于失效的节点角度提出可以连通不同基本监测性能与对网络覆盖质量的评价的量化标准，并体系化的建立了对应的评价机制。以上这些研究结果在节点部署问题上有着非常重要的意义。 无线传感器网络的寿命取决于实际的节点位置配置策略和应用的网络协议。但是目前这类文献都没有提及使用何种的覆盖控制策略。文献15在网络分簇结构的基础上对网络节点如何能按照最优的策略进行调度进行了深入的探索。 该文献将覆盖连通与拓扑问题进行了密切的关联 ，以此来达到延长网络整体寿命的目的，将较为繁琐的节点状态的转换问题通过建模衍化成线性规划的相关问题，并采用了禁忌启发式的算法来求解该问题。 综上所述，群体智能算法在无线传感网络的应用将会更加广泛，实践证明它一定能够有效实现网络覆盖的优化，从而达到优化配置网络资源的目的。 沈阳工业大学硕士学位论文 8 题研究的主要内容 本文深入探索了无线传感器网络的覆盖优化策略问题。通过前文详尽的描述，抛开现象从实质上来说，覆盖控制实际上是一种受限制的复杂优化问题。群体智能优化算法凭借其在群体数量上巨大的优势，在前提缺乏 局模型）和集中控制的情况下，从新的角度开辟了一个复杂问题的解决思路。研究内容主要有以下几个方面： 第一章对覆盖问题及无线传感网络研究的背景和意义进行了介绍、 国内外在该领域内的发展状况以及本文着重阐述的内容和重点研究的方向。 第二章着重阐明了无线传感器网络的体系结构、特点、研究方向与应用等；对一些典型的无线传感器网络覆盖算法进行了研究；并对遗传算法进行概述。 第三章针对节点随机部署的网络，运用遗传算法解决其中的区域覆盖问题，引入禁忌思想，设计了两种禁忌操作，在实现局部有效搜索的同时达到优化全局搜索的目的。以便实现可靠的区域观测和对象跟踪，提高服务的质量，并且在保证网络覆盖范围一定的同时，使网络中的工作节点数最少，从而尽量降低额外能量消耗，使网络寿命有所延长，网络质量有所提高。 第四章针对含有移动节点的混合式传感网络，建立合适的数学模型，在移动节点的覆盖优化过程中采用分簇协作进化算法， 利用移动节点实现无线传感器网络结构的动态重组，使网络覆盖范围最大化，网络测量更加可靠。 第五章结论。对全文工作的总结和讨论。 9 第二章 研究基础 线传感器网络的相关理论 念 无线传感器网络。 础设施网络） 和 基础设施网络）是无线网络一般 具有的两种架构方式。由存在不可移动的有线网关构成的中心结构网络称为 无线网络覆盖的区域内，移动主机与基站（不可移动有线网关）在移动或非移动的时候进行信息传递。移动主机在进行信息传递时需要无线网络，但是无线网络是由一个又一个基站构成的。每一个基站所能够服务的区域是固定，但是即使移动主机离开某基站，又会有下一个基站为其继续提供服务。 基站的定位是不可移动的。比如蜂窝无线系统和无线局域网都是采用中心网络结构， 其主要目标就是提供高的服务质量和高的带宽效率16。 无线传感器网络的目的是互相之间的运作将收集到的目标的温度、湿度、自然灾害等信息及时传送给用户，这种架构方式可以有多级调动，自我协调的能力而且需要的节点都是由价格低廉的小型传感器构成的。 通过上文对 理解，可以知道 基础要点、传递信息的方法、基本功能和特征。无线传感器经常在做着多于自己能够承受的工作，只有多级调动、收集数据才是其最基本的功能。当然要实现以上的功能有一个前提是必须达到的，就是当前网络中使用无线的方式来传递消息。 线传感器网络的构成与特点 用飞行器撒播、人工配置或火箭弹等方式，将具有感知、计算和通信能力的无线传感器节点散落在被监测区域内，自组织构成网络。客户通过系统来对采集的数据进行分析、比对，而这些信息是由这些节点通过无线多级路由的方式经过 点再进过互联网等一系列通讯方式发送到检测部门的。图 出了 一般网络结构17。 沈阳工业大学硕士学位论文 10 图 线传感器网络结构图 感器节点的基本结构是小型的嵌入式系统。 不同的使用地点有着不同的组装方式。如图 示，是一个一般的节点组装方式，其中关键的 4 个模块是传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块。传感器模块与使用的关系十分紧密，其他三个模块是与应用相对独立的部分。 传感器模块主要包括采集物理信息的传感器和相应的 模转换）部件；数据的收集和分析由处理器模块负责；节点之间的传递消息和传递数据由无线通信模块负责；能量供应模块是整个工作的动力所在。 图 感器节点的组成结构图 of of 二章 研究基础 11 移动通信网、无线局域网、无线个人网络、蓝牙网络等都是传统的无线网络，它们都是为了同时满足人们多种多样的需求而设计出来的，人们之间的通话、视频，图像的传输。区别于人们普遍认识的无线网络， 为了一个或一些特殊的需要而出现的，是一种侧重于应用的无线网络。无线传感器网络具有以下特点： （ 1）无法随意使用的硬件资源。只有使用很多的有局限的传感器节点进行互相配合的分布式信息处理来弥补传感器节点在价格、硬件体积和功耗、计算能力和存储能力的不足。 （ 2）数量众多的传感器，覆盖面十分广阔。所以需要大量的传感器节点放置在目标区域，只有用非常稳定的连接性来保证网络的容错性和抗毁性。同时节点观测数据的冗余性可进行节点间的互相配合。但是，无线传感器网络不只局限于小部分的地理区域。 （ 3）电源能够提供的动力无法达到预期时间。传感器无法像一些设备一样拥有稳定的动