无线传感器网络观测覆盖问题及其优化算法的研究

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1、摘要无线传感器网络，将传感、网络、通信、微机电和控制等技术有机结合为一体，使人类与客观世界的互动更加快捷，推动信息社会的发展，成为当前的研究热点。这一新技术，提出了一系列新的理论问题和工程问题，需要深入探讨。观测覆盖，是无线传感器网络提供的基本网络服务。如何保证观测覆盖服务质量，是无线传感器网络技术的基本问题。无线传感器网络可以解决监测问题。例如，民用领域的自然环境、建筑物、交通和医疗等方面的监测，军事领域的战场侦察等方面的监测。在这些应用中，监测系统不仅应当能够发现目标，而且还应当能够以足够的精度，识别和跟踪目标。本文以无线传感器网络的分布式视频监测为背景，提出一种新型观测覆盖问题，

2、关注无线传感器网络的跟踪精度。通过讨论这个问题，本文扩展观测覆盖的概念。进而，本文给出观测覆盖的数学模型，用以描述多种覆盖问题。通过这个数学模型，本文将多种覆盖问题，归结描述为一个决策问题。本文证明这个决策问题属于NP．Complete类型。本文给出多个启发式算法，并比较这些算法的求解质量和时间效率。本文提出的问题拓宽了观测覆盖的概念。本文的数学模型，可以灵活地描述多种类型覆盖问题。本文的算法，可以根据实际覆盖问题的具体要求，在求解质量和运算时间之间，进行平衡。关键词：无线传感器网络，覆盖问题，组合优化，启发式算法ABSTRACTW沁lesssensornetworks(WSNs)ac

3、celeratetheinteractiollsbetweenhumanbeingsandthephysicalworld，andpromotetheresearchanddevelopmentofthecyberworld．WSNscombinemultidisciplinarytechnologies，such勰technologiesofs豇isors，networks，communication，microelectromechanics，control，etc。Thus，WSNsbecomeahottopicpresentingaseriesofproblems，bothin

4、theoryandinengineering．SensingcoverageisoneofthefundamentalservicesprovidedbyWSNs．HowtomaintainthequalityoftheserviceisakeyproblemtoapplyWSNsforsurveillance．WSNsCanbeusedincivilapplications，likethesurveillanceofenvironment，structures，transportandhealth．WSNsCanalsobeutilizedinmilitarydomain,forex

5、ample，themonitoranddetectioninabattlefiled．Intheseapplications，thesurveillancesystemsshouldnotonlybeabletodetectatarget，butalsohaveameaSurementaccuracyhighenoughtoidentifyandtrackthetarget．Inthisthesis，basedonadistributedsurveillancesystemtobeimplementedwithawirelessvideosensornetwork,Wepresenta

6、novelsensingcoverageproblemconcerningdataaccuracy．Thus，Wegeneralizetheconceptofsensingcoverage．Moreover,wepresenttwomathematicalmodelsforcharacterizingvariousclaSsesofsensingcoverageproblems．TheseproblemsCallbe，furthermore，formalized勰adecisionproblem．ThethesisprovesthatthedecisionproblemisNP-Com

7、plete．11lethesisprovidesseveralheuristicandmetaheuristicalgorithmssolvingthedecisionproblem，andcomparestheirperformance，includingthequalityofsolutionsandthetimeefficiency．ThethesisgeneralizestheconceptofsensingcoverageinWSNs