无线传感网络部分覆盖技术研究展望_宋刚

1、无税互联科技kiroless intcnei technology无线传感网络局部覆盖技术研究展望宋刚，黄科(受庆城市管理职业学陇受庆401331)摘 要：在无wireless sensor networks. wsn)技术电各传感节点揽盖区域的研究是送项技术应用的基砒深瓶 文章对闰外歧近提出的局部覆盖技术选行了收集笙理，对其技术特性微了分析和比照 从我盖度、节点分布特性、节点类型以 及河络拓扑诂构4方而对这些技术进行比校 最后.对局部也签技术的束来可能的研究方向进行了展望。关建词：无我传感网；局部覆孟；建孟度0引言无线传感网络(wireless sensor networks. wsn)是一

2、 种按空何分布的汁算机无线网如 在网络终端是诃以感知周 围环境的传感器。它是由成千上万的传城器以自组织、混合、 多跳的方式迎接起来的。它实现了数据的采集、计算、通信、 存储等操作。随假设信息技术的飞速开展.无线传感器网络逐 步由军事领域应用到民用领域.成苫范围是无线传建网络中最重要的何抠之一：檄孟范 国的定义，般认为需要在监测区域内，每个信息节点位置 需要用到多少个传感器,来保证节点范用能破至少一个传感 器陋盖.覆盖何题反映了传感器网络对监测区域的监测范围 的响应密度，也是从根本上评价整个网格效劳而魅的依据。 在各传感器能量损耗、网络通信容量、计算处理能力等资源 受到限制消耗的情况下,尽可能地

3、优化传感节点的位鬣,进 而获取优化的无线传感橙盖率.在描述无线传感器网络蜀孟模型中，一般分成确定性覆 盖模型和随机性覆盖模租这两大类。在确定性覆涂中覆盖区 域不随假设时间发生变化，传感器的位置相对固定。而在随机 性投盖中.浸盖区域环境恶劣.人员难以进入只能代以空 投等方式布放传感器，形成随机性覆盖，覆盖模型又可以按照覆盖程度，分为完全梭流与局部 陲盖。完全覆盖指的是对兴趣区域的监测需要100%的覆盖 率.而局部覆盖措的是，:快趣区域的覆盖率大于。小于100% 即可。1覆盖问sfi评估覆盖评估就是对凌盖度的评价和估算。评价原那么是以 最少的传悠器节点瞿盖目标区域。在监视区域中.有效覆盖 区域和监

4、视区域的特定值称为网络温盖率”网络粒孟率的世 义是覆盖率越大，覆盖质破越好。p = 4冲(u" .e)n arca(s)< 1)/lg(s)其中p是梭盖率，xg(s)表示监视区域面枳， 是传感器节点的脸孟面积之和,s是第，个传感嚣节点，但当枝盖率大到超过有效监视区域的时候,就产生了有 效覆盖率的概念“它是传感器节点有效面枳与监视区域中传 感器节点面积的比也p =山颈cl arca(s)(2)c .4g(ui2.q)i.i全夜盖与局部腹差定义全覆盖定义为目标区域内每个监视区域至少欲一个传 感器节点丧盖.即监视区域要大于目标区壕如(。诚)以仆珀(s)(3>局部覆盖电义为h标区

5、域内至少有个监视区域没有被 任何一个传感器节点覆盖.即监视区域与目标区域的交集小 于目标区域：area( ul2.ys)rarea(s)area(s)(4)1.2国外局部萩盖技术研究展钮局部覆盖技术按拓扑形状分为热点覆盖、路径覆盖、略 阱覆盖.下面分别探究国外的研究进展“在热点质盖中，区域内某些节点会出现比其他节点更高 的优先级应用，这就要求覆孟算法能灵活调度传感器的优 先权。由li等提出了两个传感器覆盖调度算法：贪婪优先 (ga)和贪婪.旋转.贪婪算法(grg) .采用等边 沸形布 此传感器覆盖日标区域，在茂盖调度队列中以贪婪算法作为 调度优先级，最大化保证热点区域的慎盖率，并给以最大的 网

6、络带宽资源。并ii这两个算法对节点失效有一定的冗余措 施.即使有少量传感器节点失效仍能正常工作,整个网络 突然完全失效的可能性很小.然而，该算法并没有保证目标 区域各节点的最大成ifi半径。当固定节点不能满足突发热点遣盖时，研充人员也在探 索采用移动传感器节点位置去覆盖热点例如.falcon等提 出了利用无人荻具搭我传感膳去填补覆盖漏洞.他提出一种 新的覆盖增强协议cbca,该协议通过无人我具运输新的传 蛾器节点到覆盖失效位置，顶秤原先的传堵器职责，从而修 受覆盖漏涓。该协议需要预先安排局部传感8s节点作为后备 节点，其后备节点的多少会影响整个网络本钱“利用传感器的移动特性，还可以保证利位?i

7、的目 标节点做连续覆盖。在r.tan等中，作者考虑到了传感器相 应的滞后性.尽量移动节点位置来保证浪盖目标检测的即 时性“提出了新的移动算法来跛小传培器的时延该算法的作名简介：宋h4c1975 ).另.京庆人.实检虬大学专杵；研究方向：计算机网格-24 -无线互联科技无线大池特点是将固定节点作为移动节点的后备，减小了后备移动节 点的需求。不久，mathew针对位置的伸态目标，提 出了新的i曾线多间新浸盖算mathew等舛又区分了移动目 标的茂盖与静态目标泣盖，并提出了动态谱线多间距覆盖尊 法，liao等佝提出了基于移动节心自主移动的覆孟算法。移动 节点在有滞求时，会自主根据算法移动到指定位置，

8、提跻 盖度.填补覆盖漏洞。在军事秘域中，存在边界巡逻和入侵检测的应用.针对 这种应用，路径覆孟中的栅栏覆盖能满足需求。在这类应用 中，当个无线传感网络按k-barrier行覆盖时，以未知路 径行进的闯入者不管如何变换行进路径.当退入传感品覆 盖区的带状（belt）区域时，都会被至少k个传感器发现. kong 等e探讨在带状区域是否为khmicr覆盖的问瓯 他们将区 域内节点?ft迭覆盖的关系，重组成一个带有虚拟节点的覆盖 图.将区域内覆盖何题等价为投盖图上连通性是否存在的问 题.此外.cheng等的提出一个局限性的概栏算法，在闯入者 的行进路径宽度是有限的前提下，让一个节点判断其邻近区 域是否

9、具有局限覆盖特性，并可求出形成边界覆流节点布设 密度。路径覆盖.它是由一个或数个具有移动能力的侦测节点 所组隘，这些节点会在侦测区域内来回移动，并在移动的过 程中不断侦测区域内是否有目标物。li等提出poi兴趣点 的概会。每个poi是移动节点必须经过的点，poiig要性 较低的点可容忍较长的等待时间等待修动节点的覆盖。而 xi等网对随机产生的动态兴鲤点的扫描问题进行了分析。 此外，chf"提出让每个移动中的感测节点与相交换位置 信息和来回时（司.并由节点决定是否改变现有移动路径.du等v提出了两个启发式算法：minexpand和oswccp.在 gorain等叫中作者提出缩短扫描点停

10、留时间比增加移动速 度能更有效地就少扫描时间。此外，chang等叫提出了豺于 时限目标扫描算法。该算法给每个兴趣点分配一个优先级. 当扫描的时候，移动节点会按照兴趣点的优先程度扫描每 个目标节点。该算法的主要缺点是当各点是不规那么分布在监 测区域内，移动节点会出现顺序先后的问题，性能受到巡逻 路径的影响。为此,chang151还提出了chang等w的另一 个缺乏.移动节点所须经过的扫描点数皿和扫描点之间的 距离不相等，导致各移动节点在扫描时何上的不同会导致 覆盖质量的差异。局部覆盖中假设存在一个凌盖范围上的空洞，那么就是 balis心等口何提出的探 1阱覆盖,当空洞宜径不能超过一个预 设的阈值

11、时,那么传感器网络可以稳定提供陷饼覆盖.chen皿 那么提出了一个优化的陷阱覆流，核心是当网络冗余度较大， 节点敬址足够丰富的情况下，陷阱凌盖可以建立在全凌盖基 础匕 2文献分析现在从覆盖度（1、幻、特性（集中、分布）、传感节点类 型（移动、混合、机器人以及网络拓扑（平坦、簇）方面分析 现存的局部覆盖相关的文献工作.如表1所示.表1局部覆盖算法特性覆盖文献覆盖度特性节点类型网路拓扑点覆盖|)1分布移动(21分布机器人平坦31集中混合平坦4)1集中移动平坦51集中移动平也61集中移动平hi71集中移动平ifl路径暖普栅栏覆盖8k分布移动平也9k分布移动平也扫描覆盖(101分布混合平坦hu1分布混

12、合平坦(12)1集中移动簇b1集中移动簇141果中移动族151集中移动牍陷阱板液161分布混合平坦171分布混合平坦3结语本文首先阐述了无线传感网格的曷盖何题的由来及其重 要性，分析覆盖问题的评估方法以及分类方法，然后对国外 近期无线传感网络的局部覆盖技术进展进行了分别讨论：对 其中的技术特点和进行分析和比拟。从中可以看出局部覆盖 技术的开展方向应该是：在满足覆盖度的情况卜,强调分布 式、平坦的网络拓扑结构；传感器节疚可以移动部署，对突 发热点、兴趣点能保证及时覆盖：网络健壮性强,具务，定 的冗余度等,综上所述,国外近期对无线传感网络中的局部 覆孟何题提出了众多的解决方法，为我们的进一步研究提

13、供 了方向。参考文献】lli x, frey ii. santoro n, et a i. focused- coverage by mobile sensor network$c).macau： ieee international conference on mobile adhoc&scnsor systems. 20xx.2jfalcon r. l! x. nayak a.carricr-bascd coverage augmentation in wireless sensor and robot nctworksc.gcnova： ieee 30th internation

14、al conference on distributed computing systems workshops, 20xx.3jtan r, xing g, wang j, ct al.collabonitivc target detection in wireless sensor networks with reactive mobili(y(c).twente： 16th international workshop on quality of service, 20xx.4jmathew g. mezi i.metrics for crgodicity and design of e

15、rgodic dynamics for multi-agcni systcmsj).physica d nonlinear phenomena. 20xx (45): 432-442.5jmathew g, surana a mezic 1.uniform coverage control of mobile sensor networks fbr dynamic target detectionc. atlanta： the 49th ieee conference on decision and control, 20xx.|6jliao z. zhang s. cao j.minimiz

16、ing movement fbr target coverage in mobile sensor networksc.macau： the 32nd international conference on distributed computing systems workshops, 20xx.7jkong l, liu x, li z.automatic barrier coverage formation with mobile sensor networksc.cape(own： ieee international conference on communication. 20xx

17、.8jcheng t, savk1n a.decentralized control of a mobile sensor network tor deployment in corridor covcragccj.shanghai: the 48th ieee conference on decision and control. 20xx.9jli m, cheng w f. liu k.sweep coverage with mobile sen$orsj.hong kong： ieee transactions on mobile computing, 20xx. 10)x1 m,wu

18、 k, qi y.swccp coverage in wireless sensor networks(c.vicnna： 1cpp international conference on parallel processing. 20xx.(i1jchu u c. wang w k.sweep coverage mechanism fbr wireless sensor networks with approximate patrol timcscl.xi'an： the 7(h international conference on ubiquitous intelligence

19、computing and 7(h international conference on autonomic trusted computing, 20xx.i2jdu l li y. liu h.on sweep coverage with minimum mobile scnsorsc.shanghai： ieee 16th international conference on parallel and distributed systems. 20xx.(13jgorain b, mandal p.line sweep coverage in wireless sensor neiw

20、orks|cj.bangalore： sixth international conference on communication systems and networks, 20xx.(i4chang c» yu g. wang t. ct al.path construction and visit scheduling fbr targets by using data mulcs(j.ieee trans. sy st. 20xx(10)： 1289-1300.(i5jchang c y, chen g.time-constrained weighted targets p

21、atrolling mechanism in wireless mobile sensor neiwork$(j.ieee trans. sy st. 20xx(6): 901-914.(i6jbalister p zheng z. kumar s.trap coverage： allowing coverage holes of bounded diameter in wireless sensor networks|c.toronto: the 33th conference on computer communications infocon! 20xx.ieee. 20xx.i7jchen j, li j.trapping mobile targets in wireless sensor networks： an energy-efficient pcrspec<ive(j|.ieee trans.veh.technol, 20xx(7): 3287-3300.(绢貌何琳)research and prospect of partial cover