9、传感器网络中的路由规划与低功耗计数器设计

传感器网络中的路由规划与低功耗计数器设计

1. 传感器网络路由规划

在传感器网络中，数据收集模块的路由规划是一个关键问题。有效的路由规划可以提高网络的性能，包括降低能耗、延长网络寿命和减少延迟。

1.1 传感器节点覆盖能力的发展

将数据收集模块的旅行路线规划问题转化为监测节点（MNs）覆盖问题。相邻传感器只有在彼此的通信范围内才能相互传输数据。数据收集模块虽然性能优于普通传感器，但传输范围类似。我们假设数据收集模块仅避免收集网络信息，因为节点移动会导致大量能量用于重传和数据包丢失。

覆盖区域是指至少被一个MN覆盖的区域，重叠覆盖区域是指被多个MN覆盖的区域。重叠覆盖区域会消耗数据收集模块的资源，并增加其行程长度。因此，减少重叠覆盖区域可以提高数据收集模块的效率。

为了计算重叠覆盖率，引入了支撑点（prop points）的概念。支撑点是均匀分布在传感器场中的虚拟节点，通过计算每个支撑点到MN的距离来确定其是否在覆盖范围内。使用以下公式计算通信范围率和重叠覆盖率：
- (K_{cover} = \frac{L_{cover}}{L})
- (K_{overlapcover} = \frac{L_{overlapcover}}{L_{cover}})

其中，(L)表示支撑点的总数，(L_{cover})和(L_{overlapcover})分别表示至少被一个MN覆盖和被多个MN覆盖的支撑点数量。在我们提出的IPS - DM中，传感器节点被视为支撑点。

为了将IPS - DM目标转化为混合整数规划问题，使用以下公式：
- (L_{cover} = \frac{\sum_{i