异构无线传感器网络中容错栅栏覆盖研究

基本信息
批准号:61502352
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:王志波
学科分类:
依托单位:武汉大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:胡胜山,左子飞,纪祥敏,王敬军,张岩,卢箫
关键词:
无线传感器网络目标检测栅栏覆盖位置误差
结项摘要

Barrier coverage is one of the most important topics in wireless sensor networks (WSNs), which plays an important role in security applications, such as border protection and airport security. Barrier coverage is highly related to the sensing models and the locations of sensor nodes. Traditional studies on barrier coverage usually focused on homogeneous WSNs which consist of the same type of sensor nodes and assumed that the locations of sensors nodes are known and accurate, which however are not always true in reality. First, a WSN may consist of multiple types of sensor nodes with different sensing models. Second, sensor nodes are usually deployed randomly and none of existing node localization algorithms could provide accurate location information for sensor nodes. Therefore, the two facts significantly affect the application of barrier coverage in security areas. In this project, we study the barrier coverage problem when sensor nodes have location errors in heterogeneous WSNs. In particular, we explore the effects of location errors of different types of sensor nodes on barrier coverage, and propose to leverage mobile sensor nodes to fill in gaps between stationary sensor nodes to form a barrier. Finally, an efficient fault tolerant barrier coverage algorithm will be proposed to form a barrier with a guarantee. This study will solve the barrier coverage problem with location errors and multiple sensing models of sensor nodes, and provide the theories and algorithms for implementing barrier coverage in real scenarios, which could significantly put forward the application of WSNs into security areas.

栅栏覆盖是无线传感器网络的重要研究内容之一,在安全防卫领域(如边境防卫、机场安全等)中发挥着重要作用。栅栏覆盖的构建与节点的感知模型和位置息息相关,传统栅栏覆盖研究通常关注于同构无线传感器网络且假定节点的准确位置已知。然而,现实应用场景中,无线传感器网络可包含多种类型传感器节点,且由于节点随机部署及节点自定位算法存在误差,我们无法获取节点的准确位置信息,从而严重影响栅栏覆盖的实际应用。本项目从现实应用角度出发,针对无线传感器网络中节点异构性及位置存在误差的实际问题,深入研究它们对栅栏覆盖的影响,提出利用可移动节点的移动性弥补节点间漏洞,设计满足应用需求的容错栅栏覆盖策略。本项目研究将解决栅栏覆盖在实际应用中面临的节点异构性及位置信息不准确等难题,弥补现有栅栏覆盖研究的不足,为栅栏覆盖在安全防卫领域的进一步应用提供理论基础与方法支撑,推动传感器网络在安全防卫领域的发展与广泛应用。

项目摘要

栅栏覆盖是无线传感器网络的重要研究内容之一,在安全防卫领域(如边境防卫、机场安全等)中发挥着重要作用。栅栏覆盖的构建与节点的感知模型和位置息息相关,传统栅栏覆盖研究通常关注于同构无线传感器网络且假定节点的准确位置已知。然而,现实应用场景中,无线传感器网络可包含多种类型传感器节点,且由于节点随机部署及节点自定位算法存在误差,我们无法获取节点的准确位置信息,从而严重影响栅栏覆盖的实际应用。本项目从现实应用角度出发,针对无线传感器网络中节点异构性及位置存在误差的实际问题,深入研究它们对栅栏覆盖的影响并设计有效的容错栅栏覆盖策略。主要研究内容包括:1)多态节点感知模型与位置误差分析与建模;2)异构节点位置误差对栅栏覆盖的影响分析;3)基于可移动节点的容错栅栏覆盖策略设计;4)可移动异构节点最优部署分配算法设计。..项目组针对以上研究内容展开深入研究并取得了一系列成果:(1)综述了基于无线传感器网络的栅栏覆盖研究工作进展,指出了未来研究方向;(2)首次深入研究节点异构及位置误差对栅栏覆盖的影响,提出了容错栅栏覆盖策略,为栅栏覆盖从理论研究迈入实际应用提供了有力支撑;(3)研究如何利用移动节点有效构建栅栏覆盖检测入侵目标,为节点部署优化提供理论指导;(4)针对低占空比下网络无法有效处理突发事件(节点检测到目标)导致的高负载问题,提出了基于混合CSMA/TDMA的自适应多信道MAC协议,满足了应用对可变负载的自适应带宽需求。此外,在通信安全、信息实时传输、数据安全收集与发布等方面也取得了一系列成果。..在本项目资助下,发表学术论文27篇(SCI检索20篇,EI检索7篇),其中CCF 推荐的A类论文7篇,4篇成果入选ESI高被引论文;3项国家发明专利被受理。本项目研究将解决栅栏覆盖在实际应用中面临的节点异构性及位置信息不准确等难题,为栅栏覆盖在安全防卫领域的进一步应用提供理论基础与方法支撑,推动传感器网络在安全防卫领域的发展与广泛应用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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