《基於可信信息重建的感測器網路覆蓋理論與套用》是依託華中科技大學，由王邦擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於可信信息重建的感測器網路覆蓋理論與套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王邦
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
面向精細農業和環境監測等實際套用，提出基於信息協同重建的可信信息覆蓋模型，並研究基於該新覆蓋模型的節點部署和節點調度等關鍵科學問題。在隨機網路部署中，研究滿足目標區域可信信息覆蓋的關鍵節點密度，通過對覆蓋空白的特性分析，推導出其理論取值下限和上限。在確定性網路部署中，研究滿足全覆蓋和連通度的最佳部署模式，通過對簡單模式進行組合形成組合覆蓋模式，並對比在不同條件下的節點最少部署模式。此外，我們還將研究多模節點的部署和調度問題。多模節點集成了多種感測器類型以監測不同類型環境變數，需要採用多種覆蓋模型來描述。在節點部署中，研究基於格點覆蓋的多模節點部署問題，在節點調度中，研究最大化網路壽命的多模節點調度問題。我們將對這兩類問題進行數學建模和理論分析，並設計和仿真分散式啟發算法。最後，搭建具體的網路平台和實踐場地，對所提的理論和算法進行實踐驗證。
結題摘要
本項目基於我們提出的可信信息覆蓋（CIC）模型（發表於IEEE Wireless Communications 2013），研究了無線感測器網路（WSNs）中若干網路規劃和調度的關鍵科學問題：關鍵節點密度（發表於IEEE Trans. On Wireless Communications 2016）：我們使用平均空白來評估覆蓋程度，並通過計算任意一點不被其變程範圍內隨機部署的感測器覆蓋的機率來計算平均空白。我們提出了一種稱為離散近似算法的數值計算方法來計算這個機率，並且數學證明該算法的極限輸出即為所求機率。另外，採用平均空白作為感測器密度的函式，我們推導出實現完全覆蓋的關鍵節點密度的上下界。最優部署模式（發表於IEEE Trans. on Mobile Computing 2016）：我們首先分析了在一個正n邊形的n個頂點處部署n個感測器節點的情況，並證明了正三角形部署模式是所有由正多邊形組成的部署模式中的最優部署模式。其次，我們把研究對象從正n邊形推廣到圓內接銳n邊形，並證明了正三角形部署模式仍是所有由圓內接銳多邊形組成的部署模式中的最優部署模式。多模節點調度（發表於IEEE Trans. on Parallel and Distributed Systems 2015）：我們研究了多模感測器節點調度的多模集合覆蓋問題，並證明了它的NP完全性。我們設計了兩種能量高效的啟發式算法，其中多模感測器節點被劃分為一系列的節點覆蓋集合，而每一個集合都可以完全可信信息覆蓋住整個區域的所有環境變數。節點連通部署（修訂於IEEE Trans. Industrial Informatics 2017）：我們研究如何在含障礙物的區域中部署感測器節點，使網路壽命達到最大化。我們提出了一種基於改進遺傳算法的節點部署方案，其中包括基於Delaunay三角剖分的群體初始化，在保證每條染色體滿足覆蓋和連通要求的同時又刪除冗餘節點的染色體校正操作，能產生更優後代的鏡像交叉操作。本項目根據項目申請書完成了對所有提出的科學問題的研究。除上述主要研究成果外，我們還研究了一些其他相關研究問題，共發表SCIE期刊論文23篇，國際會議論文17篇，國內授權發明專利6項。
