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近年来,随着无线通信、集成电路、传感器及微机电系统等技术的飞速发展和日益成熟,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)应运而生,成为继因特网之后,对人类生活方式产生重大影响的IT技术之一。覆盖作为传感器网络中的一个基本问题,反映了网络在给定区域内所能提供的感知服务质量,对传感器网络的生存时间、组网和协同信息处理等问题的解决具有十分重要的影响,是衡量传感器网络工作性能的重要指标之一。
在网络部署过程中节点被密集地随机部署在监测区域内,当初始部署完成后,会形成大量的覆盖冗余,增加很多不必要的能量消耗,并且严重影响网络的生存时间以及通信效率。通常采用节点调度机制解决覆盖冗余问题,针对其无法求得不相交覆盖集最优解,提出并实现利用合取范式可满足性问题(Conjiunctive Normal Form-Boolean satisfiabilityproblem;SAT,CNF-SAT)求最优不相交覆盖集方法(Disioint Set Cover-Con-iunetive Normal Form,DSC-CNF)。在该方法中,先通过不相交覆盖集(Disioint Set Cover,DSC)判定问题求得最优解的数目,再将DSC实例转化为与之等效的CNF-SAT实例,然后利用改进的模拟退火算法(Improved Simulated Annealing,ISA)求解合取范式(Conjunctive Normal Form,CNF),获得最优不相交覆盖集。实验分析证明该方法能够在可接受的多项式时间内获得最优覆盖集。
在网络运行过程中,由于节点能耗不均、损坏或者受攻击等原因导致网络中出现未被节点感知覆盖的区域,形成覆盖洞,覆盖洞的出现严重影响网络的覆盖度和连通性。因此需要在动态调整阶段,利用具有移动能力的移动节点对覆盖洞进行修复。针对现有覆盖洞修复方法的局限性,设计和实现了基于分布式的传感器网络覆盖洞修复方法(DistributedRecovery Method of Coverage Hole in wireless Sensor Network,DRMC)。该方法构造了一种混合网络模型,在覆盖洞位置己知的情况下,利用覆盖洞边缘节点的位置信息,求得空洞边缘交点,再由此求出移动节点最佳移动位置,最后根据距离最短最优的原则选择相应的移动节点进行移动。实验分析证明该方法能够有效利用移动节点,在空洞覆盖率和节点代价之间取得最佳平衡。