有向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)弱柵欄覆蓋構(gòu)建算法設(shè)計(jì)

郭新明，李 康，陳 偉，賈 浩

（咸陽師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，陜西 咸陽 712000）

隨著傳感技術(shù)的不斷進(jìn)步，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)柵欄覆蓋技術(shù)是其中一個(gè)重要的研究方向，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到軍事、國防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域[1]。柵欄覆蓋是由Gage首次在機(jī)器人研究領(lǐng)域提出來的[2]，Kumar等首次給出了強(qiáng)柵欄和弱柵欄的定義，并設(shè)計(jì)了一個(gè)判定監(jiān)測區(qū)域是否被k條柵欄覆蓋的算法[3]。有關(guān)柵欄覆蓋的研究中，強(qiáng)柵欄覆蓋已經(jīng)取得了許多研究成果[4-7]，而弱柵欄覆蓋的研究成果相對較少[8]。弱柵欄覆蓋關(guān)注移動目標(biāo)沿垂直于帶狀區(qū)域的路徑穿越時(shí)能否被監(jiān)測到，在實(shí)際應(yīng)用中，可利用較少的節(jié)點(diǎn)構(gòu)建柵欄，大大減少網(wǎng)絡(luò)冗余和節(jié)點(diǎn)能耗[3]。有向傳感網(wǎng)絡(luò)由于對環(huán)境數(shù)據(jù)的感知受“視域（field of view，簡稱FOV）”的限制，具有方向特性，所形成的感知范圍是以節(jié)點(diǎn)為圓心，其感知距離為半徑的扇形區(qū)域[9]。有向傳感器網(wǎng)絡(luò)柵欄覆蓋研究依然存在強(qiáng)柵欄和弱柵欄兩種覆蓋方式，文獻(xiàn)[9-11]均針對有向傳感器網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)柵欄覆蓋進(jìn)行研究，而有向傳感器網(wǎng)絡(luò)弱柵欄覆蓋方面的研究依然較少。

針對有向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的弱柵欄覆蓋問題，本文提出了一種基于有向無線傳感器投影的弱柵欄構(gòu)建算法，該算法能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控區(qū)域的弱柵欄覆蓋，從而實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域中移動目標(biāo)的有效追蹤。

1 網(wǎng)絡(luò)模型及問題描述

1.1 無線網(wǎng)絡(luò)模型

本文的監(jiān)測區(qū)域是一個(gè)長L寬W的矩形區(qū)域，并在其中隨機(jī)部署N個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)可以用（x，y）來表示其在矩形區(qū)域中的相對位置，并且節(jié)點(diǎn)在部署后位置不改變?！?br>