传感器网络中的栅栏覆盖问题

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1、第22卷第1期湖南工业大学学报Vol.22No.12008年1月JournalofHunanUniversityofTechnologyJan.2008传感器网络中的栅栏覆盖问题李石坚（浙江大学计算机学院，浙江杭州310027）摘要：覆盖问题是传感器网络中的基础性问题，着重研究了一类特殊的覆盖问题——栅栏覆盖问题。从栅栏问题的定义出发，基于对最大支撑路径的分析和实验，得出了增量式传感器布局的启发式规则，这些规则可以用来分析和完善已有布局中存在的弱点或漏洞。仿真实验证明了这些规则的有效性。关键词：传感器网络；覆盖问题；栅栏覆

2、盖中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1673-9833(2008)01-0035-06TheBarrierCoverageProbleminSensorNetworksLiShijian（SchoolofComputerScience，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China）Abstract：Coverageisabasicprobleminsensornetworks.Thebarriercoverageproblemisaspecialcoverageproblema

3、ndplaysveryimportantroleintargettracking.Accordingtothedefinitionofbarriercoverageproblem，someheuristicrulesofincrementalsensordeploymentaregainedbasedontheanalysisandexperimentof“MaximumSupportPath”，bywhichwecouldpatchupsomeweaknessofatypeofestablisheddeployment.

4、Thesimulationprovestheefficiencyoftherules.Keywords：sensornetwork；coverageproblem；barriercoverage0引言是找出连接出发位置（记为S）和离开位置（记为D）的一条或多条路径，使得这样的路径能够在不同模型随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的[8]定义下提供对目标的不同传感/监视质量。“栅栏覆飞速发展和日益成熟，具有感知能力、计算能力和通[6]盖”问题有2种常见的模型：基于最大突破路径和最信能力的微型传感器开始在世界范围内出现。由

5、这些[4]大支撑路径（Voronoi图）的模型和基于暴露[1,2]微型传感器构成的传感器网络引起了人们的关注。[9]（Exposure）的模型，2种模型分别解决“最坏与最佳[3-5]覆盖问题（CoverageProblem）是传感器网络理论中情况覆盖”和“暴露穿越”2类问题。本文将对这2类的基础性问题之一，主要研究的是如何合理布局传感问题及其实现算法进行分析和讨论，基于前者进行了器，以保证对关心区域（RegionOfInterest：ROI）充分增量式传感器布局实验，并根据实验结果提出了一些高效的覆盖，该问题是衡量传感器网

6、络工作性能的重增量式传感器布局的启发式规则，用于优化现有传感要指标之一，也是当前传感器网络研究的热点。器布局。覆盖问题一般有3种类型：区域覆盖（AreaCoverage）、点覆盖（PointCoverage）、栅栏覆盖（barrier1基础概念[6]coverage）。其中栅栏覆盖主要考察目标穿越传感器网络时被检测的情况，它反映了给定传感器网络所能1.1最大突破路径和最大支撑路径[7]由于在战场环境下，目标可能以任意路径穿越传提供的感知和监测能力。这类覆盖控制问题的目标收稿日期：2007-11-20作者简介：李石坚（197

7、9-），男，湖南益阳人，浙江大学讲师，博士后，主要从事传感器网络，无线网络方面的教学与研究.36湖南工业大学　学　报2008年感器节点部署的区域。在任何传感器感知模型中，节目前已经在图论的基础上发展出了解决上述2种点的感知能力都随着距离的增加而衰减。如果某条路问题的方法，即为Voronoi方法和Delaunay三角形法。径上的每个点与最近传感器的距离最大，则该路径称其中，Voronoi图是由所有Delaunay三角形边上的垂直为“最大突破路径”。显然，当目标沿这样的路径穿越平分线形成，而Delaunay三角形的各顶点即为传

8、感器网络时，不被检测到的概率最大。与之对应的是，如节点，并满足各三角形外接圆中不含其他节点。可以[11][12]果路径上的每个点与最近传感器的距离最小，则称该利用Voronoi图（见图2）和Delaunay三角形（见[4，10]路径为“最大支撑路径”。当目标沿这样的路径穿图3）的性质来解决最好和最差情形