WVSN中可视化防护带覆盖算法的研究

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无线可视化传感器网络(Wireless Visual Sensor Networks, WVSNs)是由许多分散在目标区域中的图像拍摄系统节点所构成。相对于传统的无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)而言,无线可视化传感器网络不但达到监控目标物体的效果,而且还能进一步取得目标物体的图像信息,这样将更能有效地监控目标区域的情况。这也使得无线可视化传感器网络中的防护带覆盖问题受到许多研究学者的重视。覆盖和连通是无线传感器网络研究领域的基本问题。网络覆盖可以反映网络的“感知”服务质量,通过对网络覆盖的控制可以实现资源优化配置以延长网络的生命周期,同时维持网络的连通性,保证将传感器节点采集的信息传送到最终用户。本文对无线可视化防护带覆盖问题出了如下研究:(1)为了最大化防护带覆盖的生命周期,设计一种可视化防护带覆盖路径算法来解决可视化防护带覆盖问题。无线可视化传感器网络一般通过飞机播撒的方式部署在人类难以到达的区域,电源能量是最重要的资源。如何优化配置网络,高效使用电源能量减少网络损耗是无线传感器网络设计的一个重要挑战。该算法首先通过汇集节点收集所有节点的信息,集中处理全网数据和计算全网的最优配置,然后发送并调度各个传感器节点的活动/休眠状态。该算法也有助于提高感知服务质量和延长网络生存时间。(2)针对无线可视化传感器网络的分布式和自组织的特点,设计一种简单高效的分布式防护带覆盖算法。用可视化防护带覆盖路径算法来解决可视化防护带覆盖问题,属于集中式算法。在集中式算法中,汇集节点或基站要取得全网的信息,成为全网的瓶颈。同时,全网管理信息的集中和分发要增加网络流量,增大通信能耗。为了克服集中式算法的缺陷,针对无线传感器网络的分布式和自组织特点,设计一种分布式防护带覆盖算法来解决点防护带覆盖问题。该算法分为两个过程,起始节点建立过程和候选者的选取过程。在分析传感器网络可能存在多个起始节点的基础上,引入节点对全网的最大贡献概念,设计了基于视角转换成水平投影的虚拟转换函数,最后设计一种分布式防护带覆盖算法。(3)针对传感器节点的感知方向具有可调整特性,设计一种基于角度可调的集中式覆盖算法前面两个算法中的传感器感知模型,属于固定方向感知模型。在方向连续可调感知模型中,工作方向有多个选择,感知区域可以围绕节点任意转动。与固定方向感知模型不同,方向连续可调感知模型不需要重新部署节点,可以在线实时调整感知方向,使得覆盖区域的调整更加灵活方便。该算法首先通过每个传感器节点获取通信半径内的相邻节点的信息,根据收到的不同的消息执行候选者挑选过程和决策过程并设定网络中传感器节点的探测方向来形成一条可视化防护带。最后,通过实验仿真来模拟不同的传感器分布和不同的传感器感知模型对构建一条可视化防护带覆盖成功率的影响。
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