有向传感器网络中若干目标覆盖问题研究

来源 :华中师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lieren001
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
无线传感器网络是微机电系统、无线通信和低功耗嵌入式技术不断发展的产物,在国际上被认为是继互联网之后的第二大网络。它是一种由大量传感器以自组织和多跳的方式构成的分布式无线网络,能够感知、采集和处理网络感应区域内被感知对象的信息,并将这些信息通过网络传输给终端。目前无线传感器网络广泛应用于入侵检测、环境监测、智能交通、工业控制和灾难管理等各个领域。在无线传感器网络中,覆盖问题反映了传感器对目标的监控能力和信息获取能力,是判断传感器网络服务质量的一项重要指标。有向传感器网络是更一般的传感器网络,本文将研究有向传感器网络中的目标覆盖问题,通过对传感器进行调度实现覆盖性能的最大化。本文的主要工作如下:1.有向传感器网络中基于公平的目标覆盖最大化问题:在有向传感器网络中,采用具有P个工作方向的有向传感器对目标进行覆盖时,因为传感器的自身特征,每个传感器在同一个时间槽最多只能激活一个工作方向,这会导致相同传感器不同工作方向覆盖的目标之间存在覆盖冲突。在此背景下,我们研究有向传感器网络中基于公平的目标覆盖最大化问题,目的是激活最少的传感器,通过对传感器的工作方向进行调度,使目标被覆盖的最小累积时间最大。首先我们选择数目最少的传感器保证所有目标位于所选传感器的传感圆内,该问题是NP-困难问题,我们提出了一个多项式时间的(1+lnγ)-近似算法,其中γ为传感器传感圆内目标数目的最大值。其次将传感器和目标之间的覆盖关系以矩阵和向量的形式表示。基于最大需求优先服务原则、有向传感器单方向工作的限制以及传感器和目标之间的覆盖关系,我们设计了算法,通过在每个时间槽计算与累积覆盖时间最小的目标无覆盖冲突的最大的目标集合,来解决该问题。最后通过仿真实验证实了该方法的有效性。2.有向传感器网络生命周期最大化问题:在有向传感器网络中,与具有确定工作方向的传感器相比,连续旋转的传感器有机会覆盖更多的目标。我们采用具有连续旋转能力的有向传感模型,以基于特定需求的目标节点为背景进行建模,研究有向传感器网络生命周期最大化问题,目的是通过对有向传感器的工作方向进行调度,使传感器网络能够满足所有目标的覆盖需求且网络的生命周期最大。连续旋转的有向传感器具有无数个工作方向,我们通过研究有向传感器和目标之间的覆盖关系,将连续的工作方向离散化,删除冗余的工作方向,从而把无限的工作方向有限化,实现了工作方向数目的有效降维。基于对有向传感器的特点和目标节点的需求分析,我们设计了解决该覆盖问题的贪婪算法,并得到该问题最优解的一个上界。最后通过仿真实验证实了算法的有效性。3.摄像头传感器网络中全视角目标覆盖最大化问题:摄像头传感器网络是有向传感器网络中的一种,它在传感器工作方向的基础上,考虑了目标的面朝方向。全视角覆盖是指对于目标的任意面朝方向,总有摄像头传感器可以捕捉到它的正面信息。与一般意义的覆盖不同,全视角覆盖能够提高目标的覆盖质量,实现对目标的识别。然而由于传感器部署的随机性,实现所有目标的全视角覆盖往往需要部署高密度的摄像头传感器,这需要很高的成本。在此背景下,我们研究摄像头传感器网络中全视角目标覆盖最大化问题,为了提高摄像头传感器的利用率,我们采用具有P个工作方向的摄像头传感器,通过对传感器的工作方向进行调度,使监控区域内摄像头传感器全视角覆盖的目标数目最大。我们证明了该问题是NP-困难问题,并提出了一个基于管输舍入的(1-1/e)-近似算法以及一个有效的贪婪算法。最后通过仿真实验证实了这两种算法的有效性。
其他文献
目的通过对腔隙性脑梗死患者超敏C反应蛋白(hsCRP)、纤维蛋白原(Fib)水平及颈动脉内-中膜厚度(IMT)的测定,探讨hsCRP、Fib与无高血压、糖尿病等高危因素的首发腔隙性脑梗死患者颈动
近年来北极海冰快速变化,北极中央区边缘正由以多年冰为主转为季节性海冰为主。通过对北极冬季季节性海冰的EOF分解发现,2002-2012年期间北极季节性海冰变化的前两模态主要体
薄皮甜瓜新品种绿宝石产量高、商品性好。文章从播种、整地施肥、田间管理、病虫害防治和适时采收五方面介绍了绿宝石日光温室早春茬高产栽培技术,为农户生产提供技术指导。
<正>2016年上半年,国内经济增长面临较大压力,A股上市公司业绩集体出现下滑。与整体市场环境形成显明对比的是,创业板上市公司业绩却逆势增长。今年上半年,2881家A股上市公司
研究摇瓶灵芝菌体液态深层发酵温度和初始pH值,在此基础上进行5L发酵罐批次培养,研究发酵过程pH值控制、溶氧控制对灵芝菌体生长和灵芝胞外多糖的影响。结果表明:发酵温度30℃
简要介绍了曝气生物滤池的特点及配套工艺,该技术在上海市龙华水质净化厂技术改造中应用表明,混凝沉淀顸处理+曝气生物滤池工艺在一定负荷情况下,生物滤池出水NH3-H、CODcr、BOD5
目的:高血压脑中风社区防治是国家级攻关项目。对高血压脑中风患者187例进行社区临床监护,分重危、重点、一般3类监护;结合个人体质制定中西医个体预防调节方案。按照季节,个
选用30%己唑醇SC、250g/L嘧菌酯SC及其混配不同剂量下对水稻纹枯病进行了试验.结果显示:己唑醇+嘧菌酯使用剂量为15ml/667m2+ 15ml/667m2对水稻纹枯病的防治效果最高达84.8%,防治
哈萨克族诗人阿拜在近200首诗歌创作实践中积累了不少有价值的诗歌理论,表达了阿拜丰富的诗学思想;同时也反映出哈萨克民族当时的诗歌现状。阿拜提出诗歌创作和鉴赏应遵循的基
以海南热带农产品为研究对象,基于农产品物流供应链档案和电子标签编码、冷链温湿度监控、车辆运输定位、XMLWeb服务的数据交互和角色控制的权限动态分配,构建了多层次多用户