管道支持的无线移动传感器网络部署和调度研究

移动传感器网络能够高精确感知和灵活再部署，具备较强的监控能力。但是，现有的研究对移动模型假设较强，实用性较差。本课题以提高实用性、有效预警和精确监控为目标，提出管道支持的无线移动传感器监控网络。针对现实应用的不同需求，研究其中的部署和调度等关键问题，具体包括：（1）根据应用场景的条件和节点的实际能力，研究实用化的移动传感器网络的管道和节点部署问题；（2）为精确描绘大规模的复杂事件，研究管道环境下高效的移动节点调度算法，设计时空一致的动态事件描绘和预测推理机制；（3）为有效定位事件地点，研究管道环境下以导航为目标的节点调度策略；（4）充分考虑应用场景的需求，对不同感知模型和控制目标的网络进行建模，研究多覆盖模型联合使用和多控制目标动态变化时的节点部署和调度策略；（5）综合分析节点调度策略对网络连通性、无线通信延时和可靠性的影响，设计管道环境下健壮性强的实时可靠路由和传输协议。

移动传感器网络能够高精确感知和灵活再部署，具备较强的监控能力。但是，现有的研究对移动模型假设较强，实用性较差。本项目以提高实用性、有效预警和精确监控为目标，提出了管道支持的移动传感器网络的概念，研究了其中的部署、调度和定位等关键问题，并构建了小规模的原型系统，展开了大规模的模拟验证。具体包括：针对基于管道的网络模型进行建模，提出了最小节点数目k可达问题（KRMMS问题），并证明它是NP难的。提出一种离散化KRMMS问题的方法，并分析了这种方法的正确性和界，在此基础上，提出一个启发式算法GCD求解KRMMS问题。针对管道环境下复杂事件监控问题，提出基于效用函数的分布式移动节点重分布算法(DRA)和一种分布式无锁调度算法TFBS，有效支撑复杂环境下的多事件监控。在不依赖位置信息的节点覆盖调度问题上，建立了基于连通性信息的覆盖问题的图理论框架，设计了基于环分割技术的覆盖判定准则和仅利用连通性信息的分布式稀疏覆盖集调度算法。提出了RaceTrack启发式路由算法，有效支持管道环境下的数据收集。设计以导航为目标的节点定位方法，提出强可定位网络的概念，更好地揭示了定位鲁棒性的本质特性。提出定位算法LAS，能够更加精确地判定结果的鲁棒性，取得更高的定位性能。提出一种三边测量法的迭代最优化的初值选择算法GICC，能够自适应地寻找全局最优解，同时显著减小全网定位的误差。研究了异构节点的代码分发问题,归约为最小非叶节点Steiner树问题, 并设计了一种基于多播的代码分发协议HSR，有效支持大规模环境下的异构节点代码分发。项目取得一系列成果，在国内外期刊和会议上发表论文18 篇，撰写专著1篇，申请国家专利一项。