WSN巡航覆盖最小移动节点数求解方法研究
Research on Methods for Getting the Minimum Number of Mobile Sensors in WSN Sweep Coverage
鉴于无线传感器网络的诸多优点,其应用领域得到了广泛的发展.在建筑节能领域,建筑能效状态可以用建筑能耗状况以及诸如温度、湿度、风速等评估建筑能效必须的建筑环境物理量表示.建筑能效状态监测是建筑节能监管、能效评估、能效审计实施的重要环节.由于建筑空间功能繁复而复杂多变,集感知、通信乃至控制功能于一体的无线传感器网络可以有效应用于建筑能效状态监测.如何利用无线传感器网络高效地执行建筑能效监测等一系列任务成为诸多应用领域研究热点.无线传感器网络应用于建筑能效状态监测时,需要使用无线节点对监测区域内的监测点进行覆盖以实现目标物理量的采集.无线传感器网络地毯式覆盖和栅栏覆盖都可以实现目标区域的信息采集.这两种覆盖计算具有时间连续性和空间连续性的特点.而在以建筑能效状态监测为目标的无线传感器网络应用中,监测区域中的监测点在空间中不是连续的且监测点处需要感知的物理量不需要实时采集.这两个特点使得在以建筑能效状态监测为目标的无线传感器网络中上述两种覆盖会造成传感器信息处理能力的浪费.而使用移动节点实现需要时刻监测点处目标物理量的采集的巡航覆盖可以有效弥补上述两种覆盖方式在该应用中的不足.因此,研究无线传感器网络巡航覆盖对实际应用具有重要意义.本文联系应用描述了巡航覆盖有关场景、形式化描述了无线传感器网络巡航覆盖模型、讨论了巡航覆盖模型的性质、定义了巡航覆盖最小移动节点数问题以及设计了基于搜索的巡航覆盖最小移动节点数的求解方法.其中证明了巡航覆盖中移动节点移动路径规划问题与MTSP司题等价,本文采用粒子群算法求解MTSP,得到每个移动节点的移动路径,为了快速得到更加均衡且路线总长度较短的移动节点的访问路径,本文提出了二阶段TSP算法.同时分析了最小移动节点数求解问题是一NP-Hard问题,很难得到理论上最小移动节点数,只能得到最小移动节点数的上界值.本文路径规划基础上设计了一种基于搜索的快速求解最小移动节点数的方法.实验结果表明,二阶段TSP算法能够快速得到更加均衡且总路线总长度较短的移动路径,基于搜索的最小移动节点数求解方法能够快速得到巡航覆盖最小移动节点数上界值.
- 作者：
- 陈燕
- 学位授予单位：
- 安徽建筑工业学院
- 专业名称：
- 市政工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 方潜生
- 中图分类号：
- TN929.5；TP212.9
- 关键词：
- WSN；巡航覆盖；建筑能效；TSP；路径规划；最小移动节点数
- Wireless sensor networks；Sweep coverage；Building energy efficient；TSP；Path planning；Minimum number of mobile sensors
- 基金项目：
- 国家自然科学