19、无线传感器网络覆盖问题的深入解析

无线传感器网络覆盖问题的深入解析

1. 部分覆盖之 p - 百分比覆盖

在评估部分覆盖质量时，与传统衡量覆盖目标点数量不同，现在常采用覆盖比率，即覆盖目标点或区域的百分比。这就引出了 p - 百分比覆盖问题：给定目标区域 和一组单位寿命的传感器，寻找一种传感器激活 - 休眠调度方案，以最大化 p - 百分比覆盖的寿命，也就是目标区域 在任何时刻至少有 p 百分比被激活传感器覆盖的时间段长度。

为解决此问题，研究人员付出诸多努力并提出了多种算法。其中，Li 等人提出了一种将全覆盖转换为百分比部分覆盖的框架。其核心思路是调整传感器的感知半径，通过改变感知圆盘大小得到一个虚拟网络，即包含虚拟传感器的网络。接着运用全覆盖算法找到能完全覆盖目标区域 的虚拟传感器子集，最终对应这些选定虚拟传感器的原始传感器可实现 p - 百分比覆盖。该技术强大之处在于能将任何全覆盖算法转化为 p - 百分比覆盖算法，但目前尚未确定通过此技术得到的算法的近似性能比率，是否存在多项式时间的 O(1) - 近似算法仍是一个开放问题。

2. 概率覆盖

传统上，我们认为传感器覆盖目标的状态是二元的，要么成功覆盖，要么无法覆盖。然而在现实世界中，由于各种因素导致不确定性，传感器以一定概率覆盖目标，这就是概率覆盖。相关的概率模型众多，包括概率网络模型、概率感知模型、随机噪声模型、随机故障模型等。

• 不同研究场景

  • He 等人考虑到传感器以用户满意的概率覆盖目标，并将失败概率引入目标覆盖问题。
  • Liu 等人研究了传感器没有准确位置信息的场景，他们采用随机调