关于改善传感器网络所实现区域表示质量的研究

本报告考虑传感器网络的一类应用，其中每个传感器节点在其精确位置进行测量，例如温度或湿度。这种点感测应用仅通过传感器节点所在位置的测量值来近似整个感兴趣区域的物理状况。给定区域中节点的一定密度，节点在空间上更均匀的分布可以更好地近似该区域的物理状况。本报告考虑这种近似中的误差，并寻求改善传感器网络收集的数据中区域各点物理状况的表示质量。我们开发了两个基本度量，它们共同允许对实现的表示质量进行严格的定量评估：平均表示误差和表示误差的不均匀性，后者基于经济学中使用的一种公认的不平等度量。我们介绍了使用这些度量背后的原理，并在传感器网络部署覆盖任意形状平面区域的常见场景中推导了它们的相关理论界限。提出了一种简单的新启发式算法，供每个节点确定是否以及何时应进行感知或休眠以节省能量，同时保持表示质量。仿真结果表明，与其他相关的分布式算法相比，该算法在表示质量上取得了显著改善。有趣的是，我们的结果还表明，改善的空间均匀性具有一个受欢迎的副作用，即显著延长网络寿命。