管道支持的無線移動感測器網路部署和調度研究

《管道支持的無線移動感測器網路部署和調度研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由李姍姍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：管道支持的無線移動感測器網路部署和調度研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李姍姍
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

移動感測器網路能夠高精確感知和靈活再部署，具備較強的監控能力。但是，現有的研究對移動模型假設較強，實用性較差。本課題以提高實用性、有效預警和精確監控為目標，提出管道支持的無線移動感測器監控網路。針對現實套用的不同需求，研究其中的部署和調度等關鍵問題，具體包括：（1）根據套用場景的條件和節點的實際能力，研究實用化的移動感測器網路的管道和節點部署問題；（2）為精確描繪大規模的複雜事件，研究管道環境下高效的移動節點調度算法，設計時空一致的動態事件描繪和預測推理機制；（3）為有效定位事件地點，研究管道環境下以導航為目標的節點調度策略；（4）充分考慮套用場景的需求，對不同感知模型和控制目標的網路進行建模，研究多覆蓋模型聯合使用和多控制目標動態變化時的節點部署和調度策略；（5）綜合分析節點調度策略對網路連通性、無線通信延時和可靠性的影響，設計管道環境下健壯性強的實時可靠路由和傳輸協定。

結題摘要

移動感測器網路能夠高精確感知和靈活再部署，具備較強的監控能力。但是，現有的研究對移動模型假設較強，實用性較差。本項目以提高實用性、有效預警和精確監控為目標，提出了管道支持的移動感測器網路的概念，研究了其中的部署、調度和定位等關鍵問題，並構建了小規模的原型系統，展開了大規模的模擬驗證。具體包括：針對基於管道的網路模型進行建模，提出了最小節點數目k可達問題（KRMMS問題），並證明它是NP難的。提出一種離散化KRMMS問題的方法，並分析了這種方法的正確性和界，在此基礎上，提出一個啟發式算法GCD求解KRMMS問題。針對管道環境下複雜事件監控問題，提出基於效用函式的分散式移動節點重分布算法(DRA)和一種分散式無鎖調度算法TFBS，有效支撐複雜環境下的多事件監控。在不依賴位置信息的節點覆蓋調度問題上，建立了基於連通性信息的覆蓋問題的圖理論框架，設計了基於環分割技術的覆蓋判定準則和僅利用連通性信息的分散式稀疏覆蓋集調度算法。提出了RaceTrack啟發式路由算法，有效支持管道環境下的數據收集。設計以導航為目標的節點定位方法，提出強可定位網路的概念，更好地揭示了定位魯棒性的本質特性。提出定位算法LAS，能夠更加精確地判定結果的魯棒性，取得更高的定位性能。提出一種三邊測量法的疊代最最佳化的初值選擇算法GICC，能夠自適應地尋找全局最優解，同時顯著減小全網定位的誤差。研究了異構節點的代碼分發問題,歸約為最小非葉節點Steiner樹問題, 並設計了一種基於多播的代碼分發協定HSR，有效支持大規模環境下的異構節點代碼分發。項目取得一系列成果，在國內外期刊和會議上發表論文18 篇，撰寫專著1篇，申請國家專利一項。