无线E+E传感器网络栅栏覆盖关键技术
无线E+E传感器网络是由大量低功耗、低成本、集信息获取、处理和传输于一体的微型E+E传感器节点通过自组织方式形成的网络，在军事国防、工农业控制、环境监控、生物医疗、抢险救灾等领域有着非常广泛的应用前景，近年受到广泛关注。覆盖控制是无线E+E传感器网络的基本研究问题。通过覆盖控制技术，能够有效地利用无线E+E传感器网络的有限资源，实现改善感知服务质量或延长网络生存周期等目的。栅栏覆盖是无线E+E传感器网络覆盖控制的研究热点之一。

无线E+E传感器网络栅栏覆盖关键技术
栅栏覆盖考虑移动目标沿任意路径穿越无线E+E传感器网络的部署区域时，如何保证移动目标被网络检测的问题，在边境监测、阵地布防、工业安保等方面具有广泛的应用需求。栅栏覆盖与传统的区域覆盖相比，在部署区域、监控目标、监控方式等方面显著不同，传统区域覆盖领域的研究工作不能直接应用于栅栏覆盖，栅栏覆盖目前仍是开放的研究领域，因此对无线E+E传感器网络栅栏覆盖关键技术进行研究具有积极的理论意义和应用价值。在弱栅栏覆盖节点调度策略、支持多节点信息融合的栅栏信息覆盖、全移动E+E传感器网络k-栅栏覆盖、混合E+E传感器网络k-栅栏覆盖等方面展开研究，主要研究工作包括：针对无线E+E传感器网络节点能量有限、能量补充困难的特点，研究了无线E+E传感器网络弱栅栏覆盖zui大化网络生存周期的节点调度问题。首先引入条格划分思想，提出了面向弱k-栅栏覆盖应用的栅栏覆盖调度问题BCSP,证明了该问题是NP-Hard的。然后提出了一种集中式的启发式节点调度算法HBCS,该算法优先选择能够栅栏覆盖zui多条格的节点加入栅栏覆盖集。zui后提出了一种*分布式的zui大化生存周期调度算法DBCS,该算法中各节点仅需通过获取邻居节点所覆盖条格的信息即可确定自身工作状态，计算简单、通信开销小，适合于大规模无线E+E传感器网络应用。仿真实验表明两种调度算法均能够有效地调度冗余节点实现弱k-栅栏覆盖，节省网络能量，显著延长网络生存周期。相邻多个物理E+E传感器节点通过感知信息的融合，组成虚拟节点，将能够弥补节点间的物理覆盖空隙，增加栅栏投影长度，提高栅栏覆盖性能。研究了如何进行虚拟节点组合以zui大化栅栏投影长度的栅栏信息覆盖虚拟节点组合问题。主要工作包括：针对虚拟节点协作度的情况，推导出了虚拟节点信息覆盖区域的栅栏投影长度的近似下界，提出了一种对协作度k无限制的计算栅栏投影近似下界的通用方法。基于合作博弈理论，建立了虚拟节点组合博弈模型，提出了一种分布式的虚拟节点组合算法DVSF,证明了DVSF算法的收敛性和zui终网络结构的稳定性仿真实验证明DVSF算法能够显著增加网络的栅栏投影长度之和，提高栅栏信息覆盖性能，DVSF能够与分布式的节点调度机制良好地结合，大幅增加网络生存时间。针对所有节点都具有有限移动能力的全移动E+E传感器网络，目前尚无解决能量高效的k-栅栏覆盖构建问题的研究工作。研究了随机部署的全移动E+E传感器网络能量高效地构建k-栅栏覆盖的问题，主要工作包括：提出了1-栅栏覆盖zui小移动距离和问题（1-BCMS问题）。基于网格划分模型，将1-BCMS问题近似为1-网格栅栏zui小移动距离和问题（1-GBMS问题），给出了1-GBMS问题的整数线性规划描述，证明了1-GBMS问题是NP-hard的。提出了一种能量高效的1-栅栏覆盖构建算法CBGB。仿真实验表明CBGB算法的求解结果与*解接近，有效减少了节点移动距离。与CBarrier算法相比，CBGB算法性能更优。提出了基于分治策略的k-栅栏覆盖构建算法。与全局算法相比，该算法大幅减小了通信和计算开销。仿真实验表明该算法能够有效地形成k-栅栏覆盖，节点平均移动距离不随网络规模的扩大而增加，具有良好的可扩展性，适用于大规模无线E+E传感器网络针对由大量静态节点和少量移动E+E传感器节点组成的混合E+E传感器网络，研究了移动节点辅助下的k-栅栏覆盖构建问题。主要工作包括：提出了一种集中式的混合E+E传感器网络k-栅栏覆盖构建算法BCHN。该算法首先利用zui小费用流算法寻找zui少数量的待修补空隙，然后对每个待修补空隙，选取具有zui短移动距离的邻近移动节点进行修补。提出了一种分布式的L-局部k-栅栏覆盖构建算法DLBC。各静态节点首先计算自身局部2d长度范围内的待修补空隙集合，然后利用移动节点修补空隙，在自身局部2d长度范围内形成k-栅栏覆盖，整个网络即可形成L-局部k-栅栏覆盖。基于渗透理论，分析了移动节点的部署条件：如果监控区域宽度与长度满足条件，则当静态节点密度时，无须部署移动节点。如果，则必须部署移动节点，才能保证形成栅栏覆盖。实验结果表明BCHN算法在平均移动距离、平均使用的移动节点数量等方面均优于MB算法；DLBC算法在较大d值的情况下，能够通过形成L-局部k-栅栏覆盖，间接保证全局k-栅栏覆盖的形成。

综上，针对栅栏覆盖如何与节点调度、信息融合、移动E+E传感器等技术紧密结合提出了相应的解决方案，充分发挥了栅栏覆盖的优势，有效利用了无线E+E传感器的有限资源，达到节省无线E+E传感器节点数量、延长无线E+E传感器网络生存周期的目的，对进一步推动无线E+E传感器网络的研究和实用化具有一定的理论意义和应用价值。