44、基于地形分区的无线传感器网络现实部署方法

基于地形分区的无线传感器网络现实部署方法

1. 背景与问题提出

在无线传感器网络（WSN）的三维部署中，随机部署存在诸多局限性，尤其是在覆盖方面。感兴趣区域（RoI）通常存在隐藏部分，传感器密度极低，导致覆盖质量很差，严重影响了WSN的性能。此前已有一些研究强调了随机部署的问题，并建议采用确定性的传感器放置方式，这种方式需要预先计算传感器的位置，同时考虑传感器特性和RoI的地形。

2. 相关工作

现有解决WSN部署问题的方法主要区别在于地形表示方式，可分为以下几类：
- 数学地形模型 ：这类算法基于二元覆盖模型。为提高随机部署在覆盖和连通性方面的质量，有两种传感器重新分布算法，地形被建模为锥体，传感器假设为同质且全向。其中一个算法基于虚拟力技术，传感器只能在地形表面移动；另一个算法是将传感器移动到围绕地形的螺旋曲线上。若传感器为定向的，则使用模拟退火（SA）算法重新定位和重新定向传感器以提高覆盖。
- 矩阵地形模型 ：部分解决方案采用二元覆盖模型，假设传感器为全向或定向，使用SA、S - GA（简单遗传算法）、CMA - ES（协方差矩阵自适应进化策略）等算法最大化覆盖。其他解决方案采用概率覆盖模型，传感器同样分为全向或定向，使用S - GA、SS - GA（稳态遗传算法）、CSO（猫群优化）、ABC（人工蜂群）等算法，部分还结合2D - DWT（离散小波变换）来定位覆盖漏洞。在一些工作中，除了覆盖，还考虑了连通性。
- TIN地形模型 ：假设传感器为同质且全向，采用二元覆盖模型时，有基于将地形划分为规则网格的贪心算法，逐步选择放置传