无线传感器网络覆盖技术
无线传感器网络技术及应用(图文 (8)
第8章 无线传感器网络 拓扑控制与覆盖技术
8.1 无线传感器网络拓扑控制技术 8.2 无线传感器网络覆盖技术
1
第8章 无线传感器网络拓扑控制与覆盖技术
8.1 无线传感器网络拓扑控制技术
8.1.1 拓扑控制技术概述 拓扑控制技术是无线传感器网络中的基本问题。动态变
3
第8章 无线传感器网络拓扑控制与覆盖技术
8.1.2 拓扑控制的设计目标 无线传感器网络是与应用密切相关的，不同的应用对应
有不同的拓扑控制设计目标要求。在拓扑控制中一般需要考 虑的设计目标如下：
(1) 能量消耗。如何合理利用传感器节点的能量问题一 直都是无线传感器网络研究的热点之一，因此，能量优化也 必然成为无线多跳网络拓扑控制研究的一个重要目标。
控制。开环功率控制是指网络中的节点以反比于接收到的平 均功率水平的参数量调整发射功率值；闭环功率控制是指发 送节点根据接收节点的反馈控制信息动态地改变发射功率； 开环闭环混合功率控制则是将两种控制机制结合应用于网络 中。
17
第8章 无线传感器网络拓扑控制与覆盖技术
(2) 集中功率控制和分布式功率控制。在集中功率控制 机制中，存在一个管理中心集中调整网络中节点的发射功率 水平；而在分布式功率控制中则不存在具有集中控制能力的 管理中心，每个节点根据局部信息调整自身的发射功率值。
无线传感器网络技术概论课件：无线传感器网络体系结构
无线传感器网络体系结构
2.1.3 无线传感器网络拓扑结构 从组网形态和方法角度看，无线传感器网络拓扑结构主
要有集中式、分布式和混合式三种结构形式。集中式结构类 似于移动通信的蜂窝结构，可以集中管理；分布式结构类似 于Ad Hoc网络结构，可自组织网络接入连接，实现分布管 理；混合式结构是集中式结构和分布式结构的组合。无线传 感器网络从节点功能及结构层次角度看，又可分为平面网络 结构、层次网络结构、混合网络结构以及Mesh网络结构。 1．平面网络结构
无线传感器网络体系结构 2.3.2 通信机制
无线通信是以自由空间作为传输介质，利用电磁波的辐 射进行信号传输的。典型的无线通信系统包括信号源、发送 设备、传输信道、接收设备和信宿等，如图2-9所示。
电磁波
信号源
发送设备
发送端
噪声源
图2-9 无线通信系统模型
接收设备
信宿
接收端
Baidu Nhomakorabea
无线传感器网络体系结构
无线传感器网络体系结构
2.1 系 统 结 构
2.1.1 基本结构 无线传感器网络具有覆盖区域广泛、测量精度高、可远
程监控、可快速部署、可自组织和高容错性能的优点。无线 传感器网络中传感器节点数量庞大，节点分布比较密集，使 得无线传感器网络结构和协议栈的设计与其他无线网络不同。 一个典型的无线传感器网络系统结构由分布在监测区域的大 量无线传感器节点、具有接收和发送功能的汇聚节点、执行 通信和任务的管理节点等构成，其系统结构如图2-1所示。
无线传感器网络动态覆盖优化研究
无线传感器网络动态覆盖优化研究
无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是一种在物联网领域中被
广泛使用的技术。它是由许多分布式的、自主的节点组成的网络，这些节点通过无线通信方式彼此连接。这些节点可以感知和监测环境中的各种物理和化学参数，例如温度、湿度、光强度、压力等等。这些数据在网络中传递和处理，从而实现了对环境的实时监测和控制。随着技术的不断发展，WSN的应用范围也越来越广泛，
涵盖了农业、环保、安防等诸多领域。
WSN的一个重要问题就是覆盖问题。在WSN中，覆盖是指网络中的所有节点
都能够被某些节点所覆盖。覆盖问题是一个在WSN中非常关键的问题，因为节点
之间都是通过无线信号进行通信的。如果节点的覆盖范围过小，就会导致信号覆盖的死角，这将影响到节点之间的通信质量。如果节点的覆盖范围过大，就会导致网络中存在多余的节点，这将浪费宝贵的网络资源。
为了解决WSN中的覆盖问题，学术界提出了许多方法。其中，动态覆盖优化
是一种比较有效的方法。动态覆盖优化是指在保证网络中的所有节点都被覆盖的前提下，尽可能地减少网络中节点的数量。动态覆盖优化需要结合网络拓扑结构、节点分布情况、传感器特性等因素，通过多种技术手段来实现。
在动态覆盖优化中，移动节点是一个非常重要的概念。移动节点是指在WSN
中可以自由移动的节点。移动节点可以通过改变自身的位置来调整网络的拓扑结构，从而达到优化覆盖的目的。例如，移动节点可以向覆盖范围内无法覆盖的区域移动，以扩大覆盖范围；或者移动节点可以向覆盖范围内已被其他节点覆盖的区域移动，以减少节点的数量。
无线传感器网络第二章
2．边界覆盖模型Ⅱ
第二种边界覆盖问题模型是基于目标暴露的模型。该模型假 设当测量距离增加时无线传感器节点的测量精度随之下降，除此 之外，测量时间( 即目标暴露时间) 也是一个很重要的因素。通常 测量时间越长，对应的测量精度也越高。无线传感器节点的二维 感知模型可定义为：
(2-1) 式中，d (s，p)为传感节点s与点p间的欧式距离； 和k是传感节 点的相关参数。
算法设计的目的就是使网络的覆盖最大化，而同时又确保节点彼此 保持视距通信，即本地化。
该算法的核心就是贪婪和增量，该算法的复杂度为 配置的传感器节点数目。
，其中n 为
2．无线传感器网络覆盖的计算
Huang和 Tseng提 出 了 一 种 基 于 传 感 器 数 目 的 多 项 式 时 间 算 法，将覆盖问题抽象表述为一个决策问题，并验证了一个传感 器配置是否提供了k 阶覆盖。
该算法的目标就是确定无线传感器网络服务区域中的每个 点是否至少被k 个传感器节点监视覆盖。
2．无线传感器网络覆盖的计算
Gupta提 出 的 算 法 是 通 过 选 择 连 接 的 传 感 器 节 点 路 径 来 得 到 最 大 化 的网络覆盖效果。
该算法同时属于连接性覆盖中的连接路径覆盖及确定性区域，点覆 盖类型。当基站或汇聚中心向无线传感器网络发送一个感应区域查询消 息时，连接传感器覆盖的目标是选择最小的连接传感器节点集合并充分 覆盖无线传感器网络区域。
无线传感器网络中的区域覆盖控制技术教程
无线传感器网络中的区域覆盖控制技术
教程
无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）是一种由许多
节点组成、能够通过无线通信相互连接的网络系统。它们广泛应用于
农业、环境监测、房屋安防等领域，以实时获取和传输环境数据。然而，在实际应用中，如何保证传感器节点的区域覆盖效果成为了一个
重要的问题。区域覆盖控制技术就是针对这个问题而提出的一种解决
方案。
区域覆盖控制技术旨在通过合理部署和优化无线传感器节点，使得
整个监测区域能够受到全面和均匀的覆盖。具体来说，该技术包含以
下几个方面：
1. 无线传感器节点的部署：节点的部署方案直接影响到区域的覆盖
效果。在部署过程中，需要考虑监测区域的形状和大小、节点之间的
通信范围、能量消耗等因素。常见的部署方式包括随机部署、规则网
格部署、基于最优布设算法的部署等。通过合理的部署方式，可以最
大程度地提高区域的覆盖率和能量利用率。
2. 节点的传感器选择和布局：传感器的选择和布局也是区域覆盖控
制技术的重要组成部分。不同的应用场景需要选择不同类型的传感器，并将它们布局在合适的位置。例如，在环境监测中，温度、湿度、气
压等传感器应该分布在不同区域，以获取全面的环境信息。传感器的
布局方式可以使用贪心算法、遗传算法等优化方法进行优化。
3. 节点的传输范围控制：节点之间的通信范围直接影响到网络的连
通性和能源利用效率。如果传输范围过大，节点之间的重叠区域增多，导致能量的浪费。如果传输范围过小，节点之间的连接可能会中断，
导致监测区域的覆盖率下降。因此，通过合理控制节点的传输范围，
无线传感器网络中节点部署与覆盖控制的技术优化
无线传感器网络中节点部署与覆盖控制
的技术优化
无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）是一种由大量微小、低成本的传感器节点组成的网络系统，这些节点配备有感知、处理和通信能力，能够接收和传输环境中的各种信息。节点的部署与覆盖控制是WSN中的一个重要技术优化问题，它直接影响到网络的性能、能耗和覆盖范围。本文将重点介绍WSN中节点部署与覆盖控制的技术优化方法和相关研究进展。
在WSN中，节点的部署与覆盖控制是指如何合理地部署传感器节点以实现对感兴趣区域的全面覆盖。传感器节点的布局分布应该满足以下几个方面的要求：一是节点的分布要具有完全性，即感兴趣区域内的每个点都要被至少一个节点所覆盖；二是节点的分布要具有最大化网络的生命周期，即尽可能延长网络的可用时间，降低更换和维护的成本；三是节点的分布要具有最小化能耗，即尽可能减少节点消耗的能量，延长网络的生命周期。
针对上述要求，研究者们提出了一系列节点部署与覆盖控制的技术优化方法。其中，传统的优化方法主要包括基于模型的方法和基于启发式算法的方法。基于模型的方法是利用数学模型对网络进行建模，通过对模型进行求解来优化节点的布局。而基于启
发式算法的方法则是借鉴自然界的一些优化策略，如遗传算法、蚁群算法等，通过迭代计算得到节点的最优部署方案。
除了传统的优化方法外，近年来还出现了一些新的节点部署与覆盖控制的技术优化方法。其中，分布式算法是一种较为常见的新型方法。传统的优化方法需要中心节点收集所有节点的信息并进行全局优化，但分布式算法将问题分解成多个子问题并由每个节点自主地进行部署和选取，并通过局部通信进行协作。这样可以减少节点之间的通信开销，并提高算法的效率。
无线传感器网络技术
无线传感器网络技术
无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是近年来快速发展起来的一种先进的感知与通信技术。它由大量分布在监测区域内的无线传感器节点组成，通过无线通信和信息处理技术，可以实现对环境、物体或事件的实时、动态、全面的检测、监测和定位，具有广阔的应用前景。
1. 无线传感器网络的概述
无线传感器网络是一种分布式的网络结构，由大量部署在监测区域内的传感器节点组成。这些传感器节点可以感知、采集、处理和传输环境中的信息，并通过无线通信与其他节点进行交互和协作。这种分布式的感知与通信方式使得无线传感器网络具备了广泛的应用场景和巨大的潜力。
2. 无线传感器网络的组成与特点
无线传感器网络主要包括传感器节点、数据中心和通信网络三个部分。传感器节点是无线传感器网络的核心，它们通过感知、采集和处理环境中的信息，并通过通信网络将数据传输到数据中心进行进一步的处理和分析。无线传感器网络具有自组织、自适应、动态调整、灵活部署等特点，可以实现对环境的全面、实时、动态的监测和控制。
3. 无线传感器网络的应用领域
无线传感器网络在农业、环境监测、智能交通、智能家居、工业控制等领域都有广泛的应用。在农业领域，无线传感器网络可以实现对
土壤湿度、温度、光照等环境参数的实时检测和控制，提高农作物的
产量和质量。在环境监测领域，无线传感器网络可以对大气污染、水
质污染、噪音等环境因素进行实时监测和预警。在智能交通领域，无
线传感器网络可以实现对交通流量、道路状况等信息的实时采集和传输，提高交通管理的效率和安全性。在智能家居领域，无线传感器网
无线传感器网络技术的使用教程与网络拓扑优化
无线传感器网络技术的使用教程与网络
拓扑优化
无线传感器网络技术是一种由大量分布式传感器节点组成的自组织网络。它可以通过使用无线通信进行数据传输和信息收集，具有广泛的应用前景，包括智能家居、智能交通、环境监测等领域。本文将介绍无线传感器网络的基本原理、使用教程以及网络拓扑优化的方法。
首先，我们来了解一下无线传感器网络的基本原理。无线传感器网络是由大量的传感器节点组成的网络，这些节点在网络中相互连接并通过无线通信进行信息交换。每个传感器节点都具备感知、处理和通信功能，可以获取环境中的各种物理参数，并将这些数据传输给其他节点或者中心节点。无线传感器网络具有自组织和自适应的特性，可以根据网络的拓扑结构自动调整和适应网络环境的变化。
其次，我们将介绍无线传感器网络的使用教程。在使用无线传感器网络之前，需要先进行节点的部署和配置。首先，需要确定网络中节点的数量和布局方式，考虑到网络的覆盖范围和传感器节点的分布密度。然后，需要为每个节点配置相应的传感器和通信模块，使其能够感知和传输数据。在部署节点时，还需考虑到节点的能量消耗和网络的可靠性，合理规划节点的位置和通信范围。
在节点部署和配置完成后，还需进行网络的初始化和管理。首先，需要进行网络的初始化设置，包括网络的命名、安全性设置和通信协议的选择。然后，需要建立网络中的通信链路，使节点能够相互之间
进行数据传输和信息交换。在建立通信链路之前，还需进行网络的路由规划和调整，选择合适的路由策略和拓扑结构，提高网络的传输效率和可靠性。
随着网络的运行和使用，还需进行网络的监测和管理。通过监测节点的传感器数据和网络的通信状态，可以对网络进行实时的运行状态和数据分析。当节点发生故障或出现数据异常时，需要及时调整和修复，保证网络的正常运行。此外，还可以通过远程管理和控制节点，实现对网络的远程监控和调试。
无线传感器网络技术简介
无线传感器网络技术简介
随着现代科技的不断发展，各种新的技术层出不穷。其中，无
线传感器网络技术便是一种快速发展的新技术，它正在广泛应用
于物联网、智能家居、环境监测、安防监控等领域，成为了现代
社会不可或缺的一部分。
无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种无
线网络，由无线传感器节点组成。传感器节点包括感应、处理、
传输能力，节点之间是通过无线信号交互来进行网络通信的。无
线传感器网络是通过这些节点所组成的网络来感知环境中的信息，传递数据，从而实现无线传感器的即时监控、数据采集、处理和
传输。
无线传感器网络技术为环境监测及智能控制提供了极大的便利。在环境监测方面，无线传感器网络技术可以监测到例如土壤温度、湿度、光照强度、CO2浓度等等各种指标，提供环境的全面掌握，有利于环境保护工作的展开。在智能控制方面，无线传感器网络
技术可以实现对家居、工作场所的智能控制，如温度、湿度、灯光、门窗等，从而方便人们的日常生活。
无线传感器网络技术的核心是无线通信，其通信距离一般在
10-100米之间。相比于传统的有线网络，无线传感器网络具有低
成本、低功耗、易部署等优点。同时，无线传感器网络也面临着
通信距离短、能源有限、网络可靠性低等问题。考虑到这些问题，
目前研究者们正在稳步提高无线传感器节点的能源效率，以及提高网络安全性、降低通信成本等方面的研究。
无线传感器网络技术是一种具有广阔发展前景的新型技术。随着无线传感器节点的技术不断升级和完善，其在环境监测、智能家居、工业控制、城市管理等领域中的应用也将更加广泛，为推进智慧城市建设与环境保护所带来的作用必将越来越大。
无线传感器网络的关键技术
传感器网络的关键技术
无线传感器网络作为当今信息领域新的研究热点，涉及多学科交叉的研究领域，有非感常多的关键技术有待发现和研究，下面仅列出部分关键技术。
1、网络拓扑控制
对于无线的自组织的传感器网络而言，网络拓扑控制具有特别重要的意义。通过拓扑控制自动生成的良好的网络拓扑结构，能够提高路由协议和MAC协议的效率，可为数据融合、时间同步和目标定位等很多方面奠定基础，有利于节省节点的能量来延长网络的生存期。所以，拓扑控制是无线传感器网络研究的核心技术之一。
传感器网络拓扑控制目前主要研究的问题是在满足网络覆盖度和连通度的前提下，通过功率控制和骨干网节点的选择，剔除节点之间不必要的无线通信链路，生成一个高效的数据转发的网络拓扑结构。拓扑控制可以分为节点功率控制和层次型拓扑结构形成两个方面。功率控制机制调节网络中每个节点的发射功率，在满足网络连通度的前提下，减少节点的发送功率，均衡节点单跳可达的邻居数目；已经提出了COM POW等统一功率分配算法，LINT／LIL T和LM N／LMA等基于节点度数的算法，CBTC、LMST、RNG、DRNG 和DL SS等基于邻近图的近似算法。层次型的拓扑控制利用分簇机制，让一些节点作为簇头节点．由簇头节点形成一个处理并转发数据的骨干网，其他非骨干网节点可以暂时关闭通信模块，进入休眠状态以节省能量；目前提出了Top Disc成簇算法，改进的GAF虚拟地
无线传感器网络技术原理及应用ppt课件第4章
4
无线传感器网络中的节点一般采用电池供电，节点能量受 限。这种情况下要延长网络寿命就必须降低节点的工作能 耗。由第3章可知，节点能量的大部分消耗在无线通信模块 上。要减少节点能量的消耗就必须减小节点的有效传输半 径，而有效传输距离的减小必然导致单节点的覆盖面积减 小。因此，为了实现传感器节点大范围的覆盖，必须使用 多跳中继的方法来传输数据，这就需要相应的路由协议来 支持。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
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本章目标
了解路由协议的特点及分类。 理解路由协议的关键技术。 理解以数据为中心的路由协议。 理解分层结构的路由协议。 掌握地理位置信息的路由协议。 了解可靠的路由协议。 掌握按需路由协议。
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以数据为中心。传统的路由协议通常以地址作为节点 的标识和路由的依据，是以地址为中心的路由协议。无线 传感器网络中大量节点随机部署，所关注的是监测区域的 感知数据，而不是具体哪个节点获取的信息，所以无线传 感器网络是以数据为中心的路由协议。以数据为中心的路 由协议通常包含多个传感器节点到汇聚节点的数据流，按 照对感知数据的需求、数据通信模式和流向等，以数据为 中心形成消息的转发路径。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
无线传感器网络技术概述拓扑控制
仿真结果显示;这种策略在保证网络连通的同时;通过少量的局部信息使网 络性能达到了一定程度的优化 但是;这两种算法缺乏严格的理论推导
LINT LILT
LINTLocal Information No Topology LINT的主要思想是根据预先设定好的节点度的上限和下限三个主要参数;每个节点周期
拓扑控制的评价指标
连通性
在没有拓扑算法前;两个节点之间存在k条路径;那么使用拓扑算法后; 这两个节点中也应该有存在k条路径;
覆盖性
覆盖问题中;最重要的因素是网络对物理世界的感知能力;
吞吐量
化简后的网络拓扑结构应该能够支持与原始网络相似的通信量;
扩展性网络容量
减少数据传输节点所能影响的邻居节点的数量;减少节点通信的传输 范围;可以有效减小网络中的冲突域;从而降低通信冲突的概率; 相反;网 络中的冲突就越多;节点通信也就更容易发生数据丢包或重传现象;
制减少数据的传输量和距离;进而降低通信能量;达到 网络节能的目的;
WSN中不同拓扑下的数据传输方式
LEACH
百度文库• LEACH LEACH不是一个单纯的
路由协议 ;它提供了一个包 括分群 路由 MAC和物理层 的完整的无线传感网络的协 议框架;也可以说是一个分 层路由的体系结构;
LEACH协议是众多分层 协议参考的模型;称为经典;
无线传感器网络技术
无线传感器网络技术
无线传感器网络技术（Wireless Sensor Network, WSN）是一种具有
众多传感器节点的分布式网络系统，通过无线通信实现节点之间的信
息传递和数据共享。该技术在物联网、环境监测、农业、智能交通等
领域具有广泛的应用前景。本文将介绍无线传感器网络技术的基本原理、应用场景以及发展趋势。
一、无线传感器网络技术的基本原理
无线传感器网络技术是将传感器节点分布在一定的区域内，通过无
线通信实现节点之间的数据传输和协同工作。该技术包括传感器节点
和基站两个主要组成部分。
1. 传感器节点
传感器节点是无线传感器网络的基本单位，它包括多个传感器、处
理器、存储器和通信设备等组件。传感器负责采集环境参数，如温度、湿度、光照等，并将采集到的数据进行处理和存储。传感器节点之间
通过无线通信实现数据的传递和共享。
2. 基站
基站是无线传感器网络中的中心节点，负责与传感器节点进行通信，并接收、处理和存储传感器节点采集到的数据。基站通常由一台计算
机或单片机实现，通过无线通信进行数据传输。基站可配备有相应的
软件和硬件设备，用于数据处理、存储和分析。
二、无线传感器网络技术的应用场景
无线传感器网络技术具有广泛的应用场景，以下列举了几个典型的
应用领域。
1. 环境监测
无线传感器网络技术在环境监测领域得到广泛应用。通过部署大量
的传感器节点，可以实时监测空气质量、水质、土壤湿度等环境参数，帮助环境监测部门及时掌握环境状况，采取相应措施。
2. 农业
在农业领域，无线传感器网络技术可用于智能农业监测。通过监测
土壤湿度、温度、光照以及农作物生长情况等参数，农民可以根据数
第3章WSN拓扑结构、覆盖技术PPT课件
课件制作人：谢希仁 24
3.6.1覆盖理论基础
X.Wang等人也证明了在 k 阶覆盖(每个点至少被 k 个传感器覆盖)和 k 阶连接性(配置传感器的通信图是k阶连接的)情况下的一个类似的结论，满 足定理2。
按照节点功能及结构层次分，无线传感器网络通常可分为平面网 络结构、分级网络结构、混合网络结构，以及Mesh网络结构
课件制作人：谢希仁 2
3.1.1平面网络结构
如图3-1所示，平面网络结构是无线传感器网 络中最简单的一种拓扑结构，具有如下特点： （1）所有节点为对等结构； （2）这种网络拓扑结构简单， 易维护，具有较好的健壮性， （3）由于没有中心管理节点
课件制作人：谢希仁 17
3.6.1覆盖理论基础
无线传感器网络覆盖相关的两个计算几何问题,(三角形、圆)。 第一个就是艺术馆问题(Art Gallery Problem)。设想艺术馆的业主想在
馆内放置照相机，以便能够预防小偷盗窃。关于实现这个想法存在两个问 题需要回答：首先就是到底需要多少台相机；其次，这些相机应当放置在 哪些地方才能保证馆内每个点至少被一台相机监视到。假定相机可以有
课件制作人：谢希仁 11
3.3功率控制
传感器网络中节点发射功率的控制也称功率分配问题。 1.基于节点度的功率控制 2.基于方向的功率控制 3.基于邻近图的功率控制 4. XTC算法
无线传感器网络数据融合技术
无线传感器网络数据融合技术
一、概述
无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）作为物联网的核心技术之一，在环境监测、智能交通、军事侦察、医疗健康等众多领域发挥着日益重要的作用。数据融合技术作为无线传感器网络中的关键环节，能够有效提升网络性能、减少数据传输量、提高数据准确性和可靠性，因此受到了广泛关注和研究。
无线传感器网络数据融合技术主要通过对多个传感器节点采集的数据进行有效地整合和处理，从而提取出更有价值的信息。这些传感器节点通常分布在一个特定的区域内，它们能够感知并采集环境中的各种信息，如温度、湿度、光照、压力等。由于无线传感器网络中的节点数量众多且分布广泛，因此如何高效地处理这些海量数据，提取出有用的信息，成为了一个亟待解决的问题。
数据融合技术通过一定的算法和策略，对多个传感器节点的数据进行融合处理，从而实现对环境状态的准确感知和判断。它可以有效地减少数据传输量，降低网络能耗，提高数据准确性和可靠性。同时，数据融合技术还可以在一定程度上弥补单个传感器节点在感知能力上的不足，提高整个无线传感器网络的性能。
随着无线传感器网络技术的不断发展，数据融合技术也在不断更新和完善。目前，已经有许多成熟的算法和策略被应用于无线传感器网络数据融合中，如加权平均法、卡尔曼滤波法、神经网络法等。这些算法和策略各有优缺点，适用于不同的应用场景和需求。
无线传感器网络数据融合技术是一项重要的技术手段，对于提升无线传感器网络的性能、降低能耗、提高数据准确性和可靠性具有重要意义。未来，随着物联网技术的不断发展和应用领域的不断拓展，无线传感器网络数据融合技术将会得到更加广泛的研究和应用。
无线传感器网络技术与应用课件
2、目标跟踪的关键技术
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无线传感器网络开放性分布和无线广播通信特征决 定了它存在着安全隐患，而不同应用背景的无线传 感器网络对信息提出了不同的安全需求
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无线传感器网络安全分析 无线传感器网络协议栈的安全 无线传感器网络密钥管理 无线传感器网络的入侵检测技术
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表4-1 无线传感器网络安全目标
根据通信模式可分为时钟驱动型、事件驱动型和 查询驱动型
根据目的节点的个数可分为单播路由协议和多播 路由协议
根据是否进行数据融合可分为融合路由协议和非 融合路由协议
22
2、平面路由协议 Flood泛洪路由协议和Gossiping闲聊路由协议 SPIN路由协议 DD定向扩展路由协议
3、分簇路由协议 LEACH协议 TEEN路由协议 TTDD路由协议
8
一、引言 无线传感器网络的体系结构由分层的网路通信协 议、网络管理平台以及应用支撑平台3部分组成
9
二、物理层 1、物理层功能 为数据端设备提供传送数据的通路 传输数据 2、物理层的主要技术 介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频 技术
10
3、链路特性 数据包在传输过程中会遇到路径损耗、噪声、 多径效应、邻节点干扰等情况，从而造成数据 包的丢失
6
无线传感器网络使用无线通信，链路极易受到干扰， 链路通信质量往往随着时间推移而改变，因此研究 如何保障稳定高效的通信链路是必要的。除此之外， 通信协议还需要考虑网络中由于节点的加入和失效 等因素引起的网络拓扑结构的改变，采用一定的机 制保持网络的通信顺畅。
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无线传感器网络覆盖技术
谭慧婷15040024
1.覆盖技术理论基础
覆盖问题是无线传感器网络配置首先要面对的基本问题，它反映了一个无线传感器网络某区域被检测和跟踪的状况。现有的研究结果，很多都是致力于解决传感器网络的部署和检测以及覆盖与连接的关系等方面的问题。
覆盖问题可以表述成不同的理论模型，甚至在平面几何里就能找到相应的解决方案。即使简单地只从数学上来考虑，在部署传感器节点的时候，我们必须知道怎样用相同的节点数覆盖尽可能大的区域。
为了对网络的覆盖问题先有一个初步的认识，这里我们提出一个几何问题-艺术馆问题来理解。
假设艺术馆的主人想在场馆内放置监视器来防止盗窃。假定相机可以有360度的视角而且可以极大速度旋转，相机可以监视任何位置，视线不受影响。
关于实现这个想法存在两个问题需要回答：首先就是到底需要多少台相机；其次，这些相机应当放置在哪些地方才能保证馆内每个点至少被一台相机监视到。
一个简单的办法就是将多边形分成不重叠的三角形，每个三角形里面放置一个相机。通过这个方法，我们可以得到最佳分布应该如下图，放置两个相机相机足以覆盖整个艺术馆。
相机1
我们可以知道无线传感器网络的覆盖问题在本职上和上面的几何问题是一致的：需要知道是否某个区域被充分覆盖以及完全处于监视之下。
但我们也必须认识到，几何研究的结果为理解传感器覆盖问题提供了一个理论背景，但这样的求解办法是无法直接应用到无线传感器网络。
因为：
1. 监视器可以看到无穷远的地方只要没有障碍物阻挡，但是
传感器节点存在最大感应范围；
2. 无线传感器网路没有类似监视器之间固定的基础设施，其
拓扑结构可能随时变化。
2.覆盖的感知模型
在讨论节点如何布置之前，需要先知道传感器节点的感知模型。目前主要是两种。
a.布尔感知模型
布尔感知模型是以一个节点为圆心，以感知距离为半径的圆形区域，只有落在该圆形区域内的点才能被该节点覆盖，这种模型也被称为0-1模型。其数学表达式为
b.概率感知模型
概率感知模型中，目标被感知的概率不再是常数，而是由目标到节点间距、节点物理特性等诸多因素决定的变量。
在节点i不存在邻居节点的前提下，节点i对检测区域内目标j 的感知概率有以下三种定义形式：
其中为节点i到目标j之间的欧式距离，α和β是和传感器物理特性有关的类型参数。
从以上的3种形式可以看出，任一点的覆盖概率是介于0和1之间的数。如果节点i存在N个邻居节点，节点j落在和相邻节点交叠传感区域内，节点j的感知概率便会受到节点i与相邻节点共同影响。
假设节点i与相邻节点感知区域的重叠区域为M，而且每个节点对目标的感知是相互独立的，那么M中任意节点j的感知概率为
3.覆盖算法分类
a．节点部署方式分类
按照无线传感器网络节点的不同配置方式(即节点否需要知道自身位置信息)，可以将无线传感器网络的覆盖算法分为确定性覆盖、随机覆盖两大类。
(1)确定性覆盖
这是已知节点位置的无线传感器网络要完成目标区域或目标点的覆盖。
(2)随机覆盖
随机覆盖考虑在网络中传感器节点随机分布且位置未知的条件下，完成对监测区域的覆盖任务。
b．覆盖目标分类
根据无线传感器网络不同的应用，覆盖需求通常不同。根据覆盖目标不同，目前覆盖算法可以分为面覆盖、点覆盖及栅栏覆盖。(1)面覆盖
目标是在大量冗余节点中寻找能覆盖同样区域大小并保证网络
连通的最小节点集合。
(2)点覆盖
覆盖一些离散的目标点，并使每一个目标点至少能被一个节点覆盖。
(3)栅栏覆盖
目标是找出连接出发位置和离开位置的路径，使这样的路径能在不同模型定义下提供对目标的不同传感质量。
根据目标穿越网络时所用的不同模型，栅栏覆盖可以分为‘最坏与最佳情况覆盖’以及‘暴露覆盖’。
最坏情况是指考察所有路径中不被传感器节点检测的概率最小情况；
最佳情况是指考察所有路径中被传感器节点检测的概率最大情况；
暴露穿越同时考虑了目标暴露的时间因素和传感器节点对于目标的感应强度的因素，反映了运动目标穿越网路区域的时间增加而感应强度累加值增大的情况。
4.经典覆盖算法
a.基于网格的覆盖定位传感器配置算法
考虑传感器节点及目标点都采用网格形式配置，节点采用布尔覆盖模型，并使用能量矢量来表示格点的覆盖。
如右图，各格点都可至少被一个传感器节点覆盖，此时区域达到了完全覆盖，例如格点位置8的能量矢量为（0,0,1,1,0,0）。当网络资源受限无法达到格点完全覆盖时，需要根据配置代价上限进行相关的节点布置。
基于网格的覆盖定位传感器配置算法设计了一种模拟退火算法来最小化距离错误。
首先假设每个格点都配置有传感器，然后循环执行以下过程，试图删除一个传感器节点，然后进行配置代价评价，如果评价不通过，就将该节点移到另外一个随机选择的位置，然后再进行配置代价评价。循环得到优化值同时保存新的配置节点情况。
最后，改进算法停止执行的准则。在达到模拟退火算法的冷却温度时，优化覆盖识别的网络配置方案也同时达到。
b.分布式贪婪的连通传感器覆盖方法
该算法属于连通性覆盖中的连通路径覆盖及确定性面点覆盖类型。
假设已选择的传感器节点集合为M,选择与M有相交的传感区域
的节点称为候选节点。集中式算法初始节点随机选择构成M之后，在所有从初始节点集合出发到候选节点的路径中选择一条可以覆盖更多未覆盖子区域的路径。将该路径经过的节点加入M，算法继续执行到网络查询区域可以完全被更新后的M覆盖。
如图所示为该贪婪算法执行的方式。在图A中，贪婪算法会选择路径得到b，这是因为在所有备选路径中，和路经子区域。
c.轮换活跃/休眠节点的覆盖方法
采用轮换活跃和休眠节点的覆盖协议可以有效延长网络生存时间，该协议属于确定性和节能覆盖协议采用节点轮换工作机制，每个周期由一个Self-Scheduling阶段和一个Working阶段组成。
在第一个阶段，各节点首先向传感半径内邻居节点广播通告消息，其中包括节点ID和位置。节点检查自身传感任务是否可以可由邻居节点完成，可替代的节点返回一条状态通告消息，之后进入休眠状态，需要继续工作的节点执行传感任务。