具有动态协作的化学传感器网络建模与性能分析

本文研究利用能量供应有限的无线化学传感器网络进行环境监测的问题。由于传统化学传感器在主动模式下消耗大量能量，因此在网络能耗与检测能力之间取得平衡成为一个优化问题。本文采用基于"动态传感器协作"的协议：在无污染物时，大多数传感器处于休眠（被动）模式；仅在需要更多信息时，传感器才通过来自邻居的唤醒消息被调用（激活）。本文建立了采用该协议的化学传感器网络的数学模型。该模型为网络行为提供了有价值的洞察，并实现了近最优的容量设计（能耗与检测之间的权衡）。研究中采用了环境的解析模型，利用湍流混合来捕捉污染物分布的混沌涨落、间歇性和非均匀性。假设化学传感器为二元模型（具有阈值检测功能的器件）。研究结果为传感器网络设计、优化和性能分析提供了一套简单的解析工具。