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一种高效覆盖的水下传感器网络部署策略

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资料介绍

摘 要:传感器节点的部署直接关系到水下传感器网络的成本和性能。考虑到传感器节点间具有很强的协同能力,

该文提出一种基于检测融合的部署策略。采用Neyman-Pearson 准则融合单元网格内所有传感器节点的检测信息,

实现正方形和正三角形两种单元网格的高效覆盖,进而分别给出针对两种单元网格的监测区域网格划分方法,从而

确定监测区域需要的传感器节点数量以及放置的具体位置。通过仿真实验验证了该部署策略的有效性。结果表明,

与不采用检测融合时相比,降低了传感器节点冗余度。使用相同数量的传感器节点,新的部署策略能够在保证一定

感知质量的基础之上获得更大的覆盖范围。


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31 卷第 5 期  
2009 5 月  
Vol.31No.5  
May 2009  
Journal of Electronics & Information Technology  
一种高效覆盖的水下传感器网络部署策略  
①②  
韦华  
于海斌  
(中国科学院沈阳自动化研究所工业信息学重点实验室 沈阳 110016)  
(中国科学院研究生院 北京 100039)  
要:传感器节点的部署直接关系到水下传感器网络的成本和性能。考虑到传感器节点间具有很强的协同能力,  
该文提出一种基于检测融合的部署策略。采用 Neyman-Pearson 准则融合单元网格内所有传感器节点的检测信息,  
实现正方形和正三角形两种单元网格的高效覆盖而分别给出针对两种单元网格的监测区域网格划分方法而  
确定监测区域需要的传感器节点数量以及放置的具体位置。通过仿真实验验证了该部署策略的有效性。结果表明,  
与不采用检测融合时相比低了传感器节点冗余度使用相同数量的传感器节点的部署策略能够在保证一定  
感知质量的基础之上获得更大的覆盖范围。  
关键词:水下传感器网络;检测融合;部署;覆盖  
中图分类号TP393  
文献标识码A  
文章编号1009-5896(2009)05-1035-05  
A Deployment Strategy for Effective Coverage  
in Underwater Sensor Networks  
①②  
Huang Yan  
Liang Wei  
Yu Hai-bin  
(Key Laboratory of Industrial Informatics, Shenyang Institute of Automation,  
Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China)  
(Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China)  
Abstract: Sensor deployment is related directly to the cost and performance of underwater sensor networks.  
Considering great cooperative capability of sensor nodes, this paper presents a deployment strategy based on  
detection fusion. Neyman-Pearson criterion is adopted to fuse the detection information from all sensor nodes in  
one unit grid, which realizes highly efficient coverage for square and triangle unit grid. The grid plot methods of  
detection field are presented respectively for two types of unit grid. The number of sensor nodes to monitor the  
detection field and their locations are determined consequently. The effectiveness of proposed deployment strategy  
is verified by simulation experiments. The results indicate that sensor node redundancy is decreased in contrast to  
deployment strategy without detection fusion. With fixed quantity of sensor nodes, the new deployment strategy  
offers larger coverage area with the desired detection accuracy.  
Key words: Underwater sensor networks; Detection fusion; Deployment; Coverage  
1
引言  
主要分为两类:确定性覆盖和随机覆盖。监测区域的特性未  
知时感器节点只能被飞行器或潜艇随机地放置在监测区  
域内,需要研究的内容为随机覆盖问题。如果监测区域的大  
小和特性已知,如何放置传感器节点,以保证使用最少数目  
的传感器覆盖该区域成为需要研究的内容确定性覆盖问  
定性覆盖问题研究中通常基于预定义的形状设定静态  
传感器网络,比如格栅形。由于水下传感器节点布设困难、  
成本较高,水下传感器网络多采用确定性的布设方式。  
传感器网络本质上是一个分布式系统络中的传感器  
节点只有局部信息且覆盖范围小。但是,传感器节点间具有  
很强的协同能力,可以通过协同信息处理提高检测性能。为  
此,Wang Bang 等人[5,6]提出了信息覆盖这一概念,并且研  
究了信息覆盖对参数估计的影响。Wang Wei 等人[7]从多个  
水下传感器网络是由大量易于部署有水声通信与计  
算能力的低成本传感器节点构成的水下监视网络系统于  
可以广泛地应用于海洋数据收集、污染监测、辅助导航和战  
术监视等领域,水下传感器网络引起了广泛的重视,已成为  
当前研究热点之一[1]。  
传感器节点的部署反映了传感器网络的成本和性能[2,3]  
好的部署策略能很大程度地增强传感器网络的感知质量减  
少成本。一般而言,反映传感器网络感知质量的覆盖问题[4]  
被认为是衡量部署效果的主要指标感器网络的覆盖问题  
2008-01-04 收到,2008-12-22 改回  
国家自然科学基金(60434030, 60725312, 60704046)和辽宁省青年人  
才基金(3040004)资助课题  

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