移動傳感器網絡：基于移動傳感器網絡的節能目標跟蹤

移動傳感器網絡：基于移動傳感器網絡的節能目標跟蹤

Abstract:
Minimizing the energy consumption of target tracking using a mobile sensor network is proved to be NP-complete. Based on proximity graph, an approximately optimal solution named distributed leader-follower strategy is presented. Nodes close to the target predicted location lead faraway nodes to cover the probable region where the target may exist next time. Meanwhile, the overall network connectivity can be maintained. We have proved that the energy consumption of the nodes moving under the control of the algorithm is within a constant factor of the optimal result. Simulation has been conducted to demonstrate the performance of the algorithm.

移動傳感器網絡：移動傳感器網絡

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基于改進蝙蝠算法的無線傳感器網絡的移動節點部署_袁曦

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儀器儀表學報
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2011年07期

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2016年11期

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控制與決策
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2013年11期

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移動傳感器網絡：移動無線傳感器網絡

目錄 1 移動無線傳感器網絡 2 挑戰 3 標準 4 拓撲 5 路由 6 中等訪問控制 7 驗證 8 應用移動無線傳感器網絡 編輯
移動無線傳感器網絡（MWSN）可以簡單地定義為一個無線傳感器網絡（WSN），其中傳感器節點是移動的。與它們的前身相比，移動無線傳感器網絡是一個較小的新興研究領域。移動無線傳感器網絡比靜態傳感器網絡具有更多的通用性，因為它們可以部署在任何情況下并應對快速的拓撲變化。但是，它們的許多應用程序都是相似的，例如環境監視或監視。通常，節點由無線電收發器和由電池供電的微控制器組成以及用于檢測光線、熱量、濕度、溫度等的某種傳感器。
挑戰 編輯
廣義上講，移動無線傳感器網絡面臨兩套挑戰。硬件和環境。主要的硬件限制是電池電量有限和低成本要求。有限的功率意味著節點高效節能至關重要。價格限制通常要求低復雜度的算法用于更簡單的微控制器并僅使用單工無線電。主要的環境因素是共享介質和變化的拓撲。共享介質指示必須以某種方式調節通道訪問。這通常使用媒體訪問控制（MAC）方案完成，例如載波偵聽多路訪問（CSMA）、頻分多路訪問（FDMA）或碼分多路訪問（CDMA）。網絡拓撲的變化來自節點的移動性，這意味著從傳感器到接收器的多跳路徑不穩定。
標準 編輯
當前沒有針對移動無線傳感器網絡的標準，因此經常借用MANET的協議，例如基于關聯的路由（AR），按需按需距離矢量路由（AODV），動態源路由（DSR）和貪婪邊界無狀態路由（ GPSR）。MANET協議是首選，因為它們能夠在移動環境中工作，而WSN協議通常不適合。
拓撲 編輯
拓撲選擇在路由中起著重要作用，因為網絡拓撲決定了數據包到達正確目的地的傳輸路徑。在這里，對于在傳感器節點移動性上進行可靠的數據傳輸，所有拓撲（平面/非結構化、群集、樹形、鏈狀和混合拓撲）都不可行?；旌贤負浯鎲我煌負湓跀祿占衅鹬陵P重要的作用，并且性能良好?；旌贤負涔芾矸桨赴ㄈ杭毩祿占瘶洌–IDT）。和速度節能和可感知鏈接的聚類樹（VELCT）；兩者都已提出用于移動無線傳感器網絡（MWSN）。
路由 編輯
由于這些網絡中沒有固定的拓撲，因此xxx的挑戰之一就是將數據從其源路由到目的地。通常，這些路由協議從兩個領域汲取靈感。WSN和移動自組織網絡（MANET）。WSN路由協議提供了所需的功能，但無法處理頻繁的拓撲更改。盡管MANET路由協議可以處理網絡中的移動性，但它們是為雙向通信而設計的，在傳感器網絡中通常不需要。
專為移動無線傳感器網絡設計的協議幾乎總是多跳的，有時是對現有協議的改編。例如，基于角度的動態源路由（ADSR），是針對移動無線傳感器網絡的無線網狀網絡協議動態源路由（DSR）的改編。ADSR使用位置信息來計算打算傳輸的節點，潛在的轉發節點與宿之間的夾角。然后，這可用于確保始終將數據包轉發到接收器。此外，針對WSN的低能耗自適應群集層次結構（LEACH）協議已適應于LEACH-M（LEACH-Mobile），用于MWSN。分層協議的主要問題在于，移動節點易于在群集之間頻繁切換，這可能導致必須定期將其自身與不同的群集頭重新關聯的節點產生大量開銷。
另一種流行的路由技術是利用來自附加到節點的GPS模塊的位置信息。這可以在協議，諸如基于區域路由（ZBR）中可以看出，其在地理上限定了簇，并使用該位置信息，以保持與他們所在的集群更新節點。相比之下，地理機會路由（GOR），[是一種扁平協議，它將網絡區域劃分為網格，然后使用位置信息在每個躍點中盡可能地機會性地轉發數據。

多路徑協議為路由提供了可靠的機制，因此對于移動無線傳感器網絡路由協議而言似乎是一個有希望的方向。一種這樣的協議是基于查詢的數據中心編織多路徑（DCBM）。
此外，強大的臨時傳感器路由（RASeR）和位置感知傳感器路由（LASeR）有兩種協議是專門為高速移動無線傳感器網絡應用而設計的，例如結合了無人機的協議。它們都利用了多路徑路由，這通過“盲轉”技術得以實現。盲目轉發只是允許發送節點將數據包廣播到其鄰居，然后由接收節點負責決定是轉發數據包還是丟棄數據包。使用網絡范圍的梯度度量來決定是否轉發數據包，以便比較發送和接收節點的值，以確定哪個更接近接收器。RASeR和LASeR之間的主要區別在于它們保持梯度度量的方式。RASeR使用小型信標數據包的常規傳輸，其中節點廣播其當前梯度。
中等訪問控制 編輯
媒體訪問控制（MAC）技術有三種類型：基于時分，頻分和碼分。由于相對容易實現，MAC的最常見選擇是基于時分的，與流行的CSMA / CA?MAC?密切相關?？紤]到MWSN設計的絕大多數MAC協議都從現有的WSN?MAC?改編而來，并專注于低功耗，占空比方案。
驗證 編輯
通常，使用分析，模擬或實驗結果來驗證為移動無線傳感器網絡設計的協議。詳細的分析結果本質上是數學的，可以很好地近似協議的行為?？梢允褂肙PNET、NetSim和ns2等軟件執行仿真，這是最常用的驗證方法。仿真可以在各種情況下提供接近協議實際行為的近似值。物理實驗是執行起來最昂貴的，并且與其他兩種方法不同，無需進行任何假設。當確定協議在特定條件下的執行方式時，這將使它們成為最可靠的信息形式。
應用 編輯
允許傳感器可移動的優勢增加了應用程序的數量，超出了使用靜態WSN的應用程序的數量。傳感器可以連接到許多平臺：
人動物自動駕駛汽車無人車載人車輛
為了表征應用程序的需求，可以將其分為持續監視、事件監視、恒定映射或事件映射。常量類型應用程序是基于時間的，因此數據是定期生成的，而事件類型應用程序是事件驅動器，因此僅在事件發生時才生成數據。監視應用程序會在一段時間內持續運行，而映射應用程序通常只部署一次以評估現象的當前狀態。應用示例包括健康監測，其中可能包括心率、血壓等。對于醫院中的患者，這可以是恒定的；對于可穿戴式傳感器，在緊急情況下，該傳感器可以自動向救護隊報告您的位置，這種情況可以是事件驅動的。動物可以附有傳感器，以便根據遷徙方式，進食習慣或其他研究目的跟蹤它們的運動。傳感器也可以連接到無人機（UAV）以進行監視或環境制圖。在自主無人機輔助搜索和救援的情況下，這將被視為事件映射應用程序，因為無人機被部署為搜索區域，但僅在找到人員后才將數據傳回。

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