关键字 |
| 屏障覆盖，入侵检测，节能，无线传感器网络 |
介绍 |
| 无线传感器网络(WSN)是在空间上分散在一定区域的一组传感器节点，用来观察特定的任务或一组任务。这些节点是与常规电源缺乏接触的独立设备，位于它们所监控的目标附近。雷竞技网页版传感器与一个或多个中心位置相对应，通常称为基站或接收器。一个独立的传感器节点包含一个逻辑单元、一个执行计算的处理单元、一个将节点统一到系统的无线电单元和一个电池动力单元[1]。覆盖是传感器网络中最重要的挑战之一。由于传感器的能量是有限的，用较少数量的传感器覆盖区域是必要的。传感器网络的覆盖一般分为区域覆盖、位置覆盖和屏障覆盖。利用几何模型来监测网络中的入侵运动，克服了异构生命周期的屏障覆盖问题。最近的研究表明，在高紧凑度传感器网络中，通过规划节点占空比可以显著降低能量。 |
相关工作 |
| 在本节中，讨论了入侵检测和屏障覆盖措施以及其他相关问题的前期研究工作。目前已经讨论了许多方法，主要目标是有效地感知传感器网络中的入侵者活动。Poonam G等人[4]提出了异构传感器网络模型中的问题，并估计了查找节点位置的不同方法。无线传感器网络中的入侵检测将重点研究在实际应用中的实现。在许多应用中用于检测智能办公室和最新网络资源的入侵。Amandeep等人[5]解释了在覆盖问题中传感器节点是如何部署的。采用遗传算法(GA)来解决异构和覆盖问题，即使用不同范围的节点来覆盖区域。该算法将传感节点置于最佳位置，消除交集，覆盖面积最大，是解决该问题的一种有效算法。刘军等[6]，讨论了动态区域障碍物的部署具有可移动性和不确定性。传感器如何形成有效的屏障是一个重要问题，针对动态区域的屏障部署问题，提出了一种基于人工鱼群算法的群体智能的屏障部署算法。 It is efficient to form a barrier on dynamic area with less time and less cost of energy. The maximum lifetime scheduling for strong k- barrier coverage based on detection coverage model has been explored in [1]. A coordinated detection coverage model is formalized by a general function and analyses the factors of barrier coverage lifetime leading to optimization problem. Based on Divide-and-Conquer concept, localized maximal lifetime algorithm is proposed for strong k-barrier with coordinated sensors outperforming Randomized Independent Sleeping (RIS) and Local Barrier Coverage Protocol (LBCP) by 5 time units. Jie Chen and Xenofon Koutsoukos, [2] consider the coverage problem when combined with connectivity and energy efficiency with recent five research scheme on coverage of sensor networks. Comparison of design objectives of distributed and localized algorithm outperforms centralized algorithm in energy conservation due to less message transmissions. Yun Wang et al. [8], discuss wireless sensor networks by two sorts of nodes to facilitate the difference in their abilities, and focus the property of broadcast range on the coverage network, reachability of broadcast and heterogeneity of detection. They also explain the preface of a small amount of nodes through better abilities can condense the number of entire sensors required sacrificing without the coverage and the reachability of broadcast. It serves as a rule for manipulation of sensor networks in largescale with cost-effective way. |
算法 |
| A.设计考虑: |
| ？网络拓扑结构的变化通常会导致网络连通性的连续丢失 |
| ？针对无线传感器网络中任意大小、形状和传感器部署方法的保护区，提出了一种异步分布式解决最小节点屏障覆盖问题的方案。 |
| ？节点只需要与相邻节点交换信息，不需要任何位置信息。 |
| ？统一传感器和k-传感器的入侵概率识别模型需要在同构和异构场景下进行研究。 |
| B.拟议模式的说明: |
| 该模型的目标是减少活动节点的数量，以最大限度地延长网络生命周期，同时确保所需的服务质量，如覆盖率和连接性。该模型在同构传感器网络中由以下步骤组成。我n the Uni-sensing recognition model, the unknown target can be identified on one occasion as it travels into the coverage sensing disk of any sensor from any position of the network periphery or a position randomly in the network area. The corresponding intrusion recognition area IR is similar to quadrilateral area with length-wise R and breadth 2rg and a half disk with radius rg attached to it. It has |
| 我R= 2 * R * rg + πr2g / 2 (1) |
| 在k-传感器识别模型中，传感器网络中的入侵识别需要使用最少k个传感器来感知未知目标。例如，为了确定未知目标的位置，至少需要三个传感器的信息传感。首先，考虑未知目标在穿过网络区域时立即被检测到的识别概率。换句话说，如果入侵距离R = 0。对应的入侵识别区域为 |
| 我0=πr2g / 2。（2） |
| 在异构传感器网络模型中，如果网络区域中的任何位置在任何传感器(FormI、FormII或两者都是)的传感范围内，则该位置被称为封闭的。FormI传感器的传感范围为Sg1，磁盘面积为S1 = πr的传感覆盖范围2g1。FormII传感器的传感覆盖范围为S2 = πr2感知范围为Sg2。本节分别从单感知识别和多感知识别两种模型出发，分析了异构传感器网络的入侵识别概率。在给定的异构传感器网络中，入侵距离用Rh表示。同样，当未知目标接近网络外围时，传感器网络可能会识别出该目标，相应的入侵距离为Rh = 0。根据Uni-sensing识别模型，只有满足以下条件之一时，才能识别出未知目标: |
| (i)未知目标进入任何FormI传感器的传感覆盖区域。 |
| (ii)未知目标进入任何FormII传感器的传感覆盖区域。 |
伪代码 |
| 在构建屏障覆盖时，采用了分治算法。 |
| 1.将给定的(卷曲的)条分割成小段，小段之间穿插着垂直的细条。每个垂直条形的长度为w(n)，即原条形的宽度。每条垂直带的宽度选择为log w(n)阶，这样就有Θ(log w(n))个不相交的障碍物穿过垂直带。 |
| 2.在每个垂直条带中，传感器节点使用计算屏障来查找所有不相交的垂直屏障和将垂直屏障连接在一起的水平屏障。 |
| 3.对于每个条带段，使用“计算障碍”查找与段两端的垂直障碍相交的不相交水平障碍。 |
| 4.每个垂直条形都有水平和垂直的障碍。每段找到与两端垂直障碍物相交的局部水平障碍物。这些局部水平屏障由垂直屏障连接，从而确保整个带状的连续屏障覆盖。每个点代表传感器的位置。 |
| 在上述屏障构建过程中，每一段和垂直条带都独立计算水平屏障。这些水平屏障由相邻垂直条带中的垂直屏障连接，以提供全球屏障覆盖。这确保了水平障碍物之间没有间隙;因此，在整个地带提供了连续的屏障覆盖。计算屏障算法结束每个条带段和每个垂直条带中的所有屏障。如果只需要k个不相交的障碍物，我们可以在每个部分和每个垂直条带中激活k个水平障碍物，并在所有可用障碍物之间旋转现役障碍物。此外，我们可以将垂直条形移动为滑动窗口，以避免过度使用相同的垂直屏障。屏障旋转过程和滑动垂直屏障方案可以平衡传感器之间的功耗，从而延长网络寿命。 |
仿真结果 |
| 仿真研究表明，在100 × 100的矩形区域内具有500个节点的网络拓扑结构。提出的模型是在c# & . net包中实现的。分组通过随机部署的具有不同初始能级和剩余能量的节点进行传输。该模型基于传输的数据包总数、网络寿命和每个节点消耗的能量，在传输能量和最大节点数两个指标之间进行分析。网络寿命由剩余能量和部署节点的初始能级计算得出。随着节点数量的增加，复杂性也会增加。在图2中，随着节点初始能级和剩余能量的变化，本文提出的可变状态协议(VSP)在最小节点活跃时的入侵检测性能优于后者模型。在图3中，随着部署节点的能量等级逐渐增加，所提出的模型的数量比现有模型获得了更好的速率，从而提高了网络的生命周期。 |
结论 |
| 本文的目标是尽量减少活动节点的数量，以最大限度地延长网络的生命周期，同时确保所需的服务质量，如覆盖率和连通性。仿真结果表明，在异构传感器网络下，基于总传输能量度量的vsp模型比基于剩余能量度量的vsp模型性能更好。提出的模型有助于减少在大型传感器网络中寻找不相交屏障的延迟、通信开销和计算成本，覆盖区域由条带保护，并将每个条带划分为由薄垂直条带交错的小段。由于所提出的模型的性能在未来的两个参数之间进行检验，并且在设计考虑因素的变化中，所提出的模型的性能可以与其他节能模型进行比较。分析了该模型在能量守恒高、寿命延长的异构传感器网络下的性能。 |
数字一览 |
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参考文献 |
- 曹莹莹，黄柳生，邢凯，杨浩，“基于协同传感器的强k势覆盖的局部最大寿命算法”，电子工程学报，pp. 71-76, 2011。
- 陈杰和XenofonKoutsoukos，“无线自组织传感器网络的覆盖问题研究”，IEEE东南会议，里士满，范德堡大学，2008。
- 李宗鹏，李宗鹏，“混合无线传感器网络的障碍计数”，第20届国际计算机与通信系统建模、分析与仿真学术研讨会，pp.359-368, 2012年8月。
- 陈晓峰，陈晓峰，陈晓峰，“基于动态节点定位算法的异构无线传感器网络入侵检测”，计算机与通信工程学报，2014年6月，第3卷。
- Gurusharan Kaur, Amandeep Kaur，“基于遗传算法的异构无线传感器网络最大覆盖节点部署”，《国际计算机科学与管理研究》，第2卷，第6期，2014年6月。
- I Akyildiz, W Su, Y Sankarasubramaniam和E Cayirci，“无线传感器网络:一个调查”，IEEE计算机网络学报，no。38, pp. 393-422, 2002。
- S. Kumar, T.H. Lai，和A. Arora，“无线传感器的屏障覆盖”，ACM国际移动计算和网络会议论文集，284-298页，2008。
- 王云，王晓东，达摩P. Agrawal和阿里A. Minai，“无线传感器网络中异构对覆盖和广播可达性的影响”，第15届国际计算机通信与网络会议论文集，第9-11页，2006年10月。
- 刘军，程良伦，王涛，王建华，“移动屏障在无线传感器网络中的部署”，控制与自动化学报，vol.7, no. 7。5，页49-62,2014。
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