16、无线传感器网络中传感器定位与覆盖优化

无线传感器网络中传感器定位与覆盖优化

1. 无线传感器网络概述

无线传感器网络（WSNs）是由分布式、自主节点组成的网络，这些节点能够协同感知或监测物理或环境条件。每个传感器节点包含一个或多个传感器、无线电收发器、微控制器和能源。近年来，由于其在环境观测、自然栖息地监测、医学、工业和军事等众多领域的潜在应用，WSNs 引起了广泛关注。

为了最大化传感器网络的覆盖面积和监测能力，需要提供一种新颖的部署策略。在感兴趣区域（ROI）部署移动传感器节点是该领域的关键问题之一，因为在这些区域可能会发生有趣的事件，并且需要相应的检测机制。传感器部署策略对于提供更好的服务质量至关重要，这涉及到传感场中每个点的覆盖程度。最有效的传感器部署方法是确保传感器的放置能够实现最大的网络覆盖。高效的传感器节点部署可以降低网络的建设和通信成本，并改善资源管理。

部署过程需要考虑以下约束条件：
- 基于传感器数量的部署费用；
- 事件检测的概率；
- 终身能源消耗；
- 连通性。

无线传感器节点的部署可分为静态和动态两类。静态部署包括确定性和随机两种方法。在确定性部署中，传感器节点被静态放置；而在动态部署中，每个传感器节点在开始工作之前会自动移动到合适的位置。

一般来说，在随机部署的传感器网络中，除了覆盖问题外，能源消耗也是一个主要问题。在许多应用中，传感器的寿命至关重要，因为传感器的移动会消耗大量能量，而不是用于处理数据。因此，如果电池电量耗尽，传感器节点将无法使用，这可能会降低整个无线传感器网络的服务质量。

2. 背景

近年来，研究人员见证了无线传感器网络在广泛的民用和军事应用中的成