【摘 要】
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覆盖问题是无线传感器网络（WSNs,Wireless Sensor Networks）的一个基本问题,它在很大程度上影响着网络所能提供的服务质量（Qo S,Quality of Service）,因此覆盖优化控制一直受到国内外学者的广泛关注。传统的覆盖优化控制算法通常需要利用节点的精确位置信息或节点间的距离信息,但这些信息的获取成本较高。本学位论文针对节点位置和节点间距离信息未知的场景,利用节点间
【基金项目】
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国家自然科学基金项目:基于同调理论的无线传感器网络k重覆盖若干算法研究（批准号:61601122）；
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覆盖问题是无线传感器网络（WSNs,Wireless Sensor Networks）的一个基本问题,它在很大程度上影响着网络所能提供的服务质量（Qo S,Quality of Service）,因此覆盖优化控制一直受到国内外学者的广泛关注。传统的覆盖优化控制算法通常需要利用节点的精确位置信息或节点间的距离信息,但这些信息的获取成本较高。本学位论文针对节点位置和节点间距离信息未知的场景,利用节点间的连通信息,首先提出了一种分布式的覆盖优化算法;在此基础上,针对具有更高监测要求的k-覆盖场景,提出了一种高效的k-覆盖优化算法;并且通过仿真分析了所提算法的性能。论文的主要贡献如下:（1）提出了一种基于节点间连通信息的覆盖优化算法。首先,将WSN建模为对应的Rips复形。然后,提出一种基于复形扩张（CE,Complex Expansion）的冗余判定算法,在不改变该Rips复形的同调性的基础上,通过循环迭代的方式,分布式地判定并删除其中的冗余节点和冗余边,由此尽可能地简化该Rips复形,从而获得对应的WSN中完全覆盖目标区域的最小独立覆盖节点集合。最后,将所提算法与一种集中式的单纯复形简化算法进行仿真对比和分析。结果表明,所提算法在Rips复形的简化性能上与该集中式算法的性能相近,但计算复杂度更低。（2）针对目标区域的k-覆盖场景,提出了一种基于节点间连通信息的k-覆盖优化算法。首先将WSN建模为对应的Rips复形,然后基于前述所提算法,提出一种覆盖度递减算法和k轮循环调用机制。在每一轮循环中,轮流调用1-覆盖优化算法和覆盖度递减算法。经过k轮调用,获取k个彼此独立覆盖的最小节点子集,以实现对目标区域的k-覆盖优化。最后通过仿真分析比较了所提算法与集中式k-覆盖优化算法的性能,结果表明所提算法与集中式算法性能相近,但复杂度更低。
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