基于空間相關(guān)性的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋模型研究與設(shè)計.pdf

1、近10多年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于其巨大的應(yīng)用潛力和廣闊的發(fā)展前景，始終是學(xué)術(shù)研究的熱點問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)計算機通信網(wǎng)絡(luò)的顯著區(qū)別是其所具有的信息感知能力，從而將我們身處的物理世界信息化。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本任務(wù)是對指定空間中的指定信息與事件進(jìn)行感知與檢測。實現(xiàn)這一任務(wù)的前提是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有效地覆蓋目標(biāo)空間。因此，覆蓋和檢測問題是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和應(yīng)用中的基礎(chǔ)性和普遍性的問題之一。
　　目前對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋和檢測問題

2、的研究形成了大量的理論成果，但是在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用中，大量的研究成果卻難以發(fā)揮良好的作用。多數(shù)研究未從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實際應(yīng)用場景和需求出發(fā)，造成理論成果與應(yīng)用需求脫節(jié)。
　　出現(xiàn)這種問題主要有兩個原因：
　　1）大部分的研究主要采用二元感知模型和純幾何運算等理想化的假設(shè)方法，沒有考慮環(huán)境噪聲的干擾和節(jié)點自身的不確定性因素。不能認(rèn)為在感知范圍內(nèi)的事件就一定會被傳感器節(jié)點檢測到，因此本文引入了考慮噪聲的概率模型。

3、　　2）沒有考慮待測數(shù)據(jù)與傳感器節(jié)點的空間特性。相鄰的傳感器節(jié)點都有可能接收到待測事件的信號，這些接收到的信號之間具有一定的關(guān)系，因此引入空間相關(guān)性。
　　首先根據(jù)空間相關(guān)性原理，在考慮噪聲的概率感知模型和信號在實際應(yīng)用環(huán)境中的傳播模型的基礎(chǔ)上，利用統(tǒng)計檢測理論中的Neyman-Pearson定理，針對不同的被測數(shù)據(jù)及其信號特征，本文推導(dǎo)了均值檢測器、能量檢測器、最佳檢測器、協(xié)方差檢測器以及增強協(xié)方差檢測器的檢驗統(tǒng)計量公式和對應(yīng)的

4、檢測門限值公式。然后本文在蒙特卡洛實驗的基礎(chǔ)上，對以上各種檢測器的單點獨立檢測和兩點聯(lián)合檢測進(jìn)行了仿真實驗，計算檢測門限值和檢測概率，在概率感知模型的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了以上各種檢測器的單位覆蓋模型，并對各種檢測器的性能進(jìn)行了分析對比。最后，在各種檢測器的單位覆蓋模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)正六邊形網(wǎng)格劃分方法對全區(qū)域進(jìn)行完全無縫覆蓋，計算了以上各種檢測器實現(xiàn)完全無縫覆蓋所需要的傳感器節(jié)點的數(shù)量，并分析和比較了各種檢測器的性能。實驗結(jié)果說明，兩點聯(lián)合檢