3、无线传感器网络算法简介

无线传感器网络算法简介

一、无线传感器网络概述

无线传感器网络可能包含数千个传感器节点，每个节点具备感知能力，但能源供应、计算能力、内存和通信能力有限。除军事应用外，它还可用于监测微气候、野生动物栖息地、桥梁和建筑物的结构完整性、建筑安全、贵重资产定位以及交通等。然而，要充分发挥其潜力面临诸多研究挑战，涵盖硬件、架构、编程语言、操作系统、智慧城市基础设施应用、安全问题以及网络部署、运行和管理算法等方面。

从算法研究角度，相关算法可分为集中式和分布式。由于传感器的资源限制，分布式算法研究主要集中在局部分布式算法，这类算法仅需局部（如最近邻）信息。

二、传感器部署与覆盖

在传感器网络应用中，传感器需被部署以监测特定区域或点集。部署方式分为确定性和非确定性，前者可选择部署位置，后者则是随机散布（如空投）。通常，部署的传感器不仅要覆盖目标区域或点集，还需形成连通网络。

对于给定的传感器部署，可通过了解传感器的感知范围 (r) 和通信范围 (c) 来检查其覆盖性和连通性。Zhang 和 Lou 指出，当传感器密度有限时， (c \geq 2r) 是覆盖性意味着连通性的充要条件。Wang 等人证明，在 (c \geq 2r) 时，凸区域的 (k) -覆盖意味着 (k) -连通性，且 (k\gt1) 的 (k) -覆盖具有一定的容错能力。

传感器部署问题还有其他变体，如传感器无需相互通信，而是直接与基站通信；传感器为移动且可自部署的情况。

（一）确定性部署

1. 区域覆盖
   • Kar 和 Bane