带能量约束的移动传感器扫描覆盖问题

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随着传感器技术飞速发展和日益成熟,无线传感器网络越来越有应用价值。在无线传感器网络中,扫描覆盖问题也是一个非常重要的研究问题。在扫描覆盖中,移动传感器在移动期间比通信期间消耗更多的能量,且移动传感器节点都有能量约束问题,移动传感器不可能连续不断地进行移动,需要移动一段时间后返回基站补充能量。在前面的研究工作中,大部分研究工作者都将兴趣点抽象为一个点,只有当移动传感器移动到这些点的坐标位置时,移动传感器才能收集到这些点的数据。而现实情况中,移动传感器都有一定的扫描半径,此时移动传感器节点不用移动到兴趣点的坐标位置上,只需移动到可以使兴趣点位于移动传感器的扫描半径内就可以完成数据收集和监测。通过大量阅览扫描覆盖领域中的国内外研究工作发现,大多研究都是单一考虑一个方面,没有同时考虑这两个方面问题。因此本文针对现有研究工作的不足,提出了两个研究问题,一个是研究对于不同的POIs有相同的扫描周期,扫描半径对扫描覆盖的影响,同时考虑移动传感器节点周期性返回基站补充能量问题,另一个是研究对于不同的POIs有不同的扫描周期,扫描半径对扫描覆盖的影响,同时考虑移动传感器节点周期性返回基站补充能量问题。对于第一个研究问题,我们给出了此问题的网络模型,同时证明了此问题是NP-hard问题,还给出了t-扫描覆盖、全局t-扫描覆盖和(t,T,R)-SCBR的定义,最后提出了一个集中式路径缩短算法(CPS)和一个分布式路径规划算法(DPP)去解决此问题。对于第二个研究问题,我们也给出了此问题的网络模型,同时证明了此问题是NP-hard问题,还给出了t_i-扫描覆盖和(t_i,T,R)-SCBR的定义,最后提出了一个一般的集中式路径规划算法(GCPP)去解决此问题。此外,本文还对论文中提出的算法进行了实验仿真及结果分析。通过与现有的算法进行对比,我们发现本论文中设计的算法优于现有的算法。
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