用于无线传感器网络节能监控的集合 K 覆盖算法
数据结构与算法
2007-05-23 v1
摘要
无线传感器网络（WSN）正成为环境监控的有效手段。本文研究了一种 WSN 中的节能监控策略，该策略将传感器划分为多个覆盖集，然后以轮询方式迭代地激活这些覆盖集。这种方法利用了许多传感器监控单一区域时所产生的重叠。我们的工作建立在 Slijepcevic 和 Potkonjak 先前关于“无线传感器网络的功率高效组织”的工作之上，该模型在那里首次被提出。针对 SET K-COVER 问题的一个变体，我们设计了三种近似算法，其目标是将传感器划分为多个覆盖集，使得包含某个区域的覆盖集数量在所有区域上求和后最大化。第一种算法是随机算法，期望能将传感器划分至最优值的 1 - 1/e（约 0.63）比例内。我们另外提出了两种确定性近似算法。一种是近似比为 1/2 的分布式贪心算法，另一种是近似比为 1 - 1/e 的集中式贪心算法。我们证明了保证优于最优覆盖的 15/16 是 NP 完全的，这表明就可能的最佳近似算法而言，这三种算法均表现良好。仿真表明，在实践中，确定性算法的表现远高于其最坏情况界限，持续覆盖最优解所覆盖区域的 72% 以上。仿真还表明，寿命的增加与传感器之间的重叠量成正比。这些算法快速、易用，且根据仿真结果，能显著延长传感器网络的寿命。特别是随机算法似乎相当实用。
引用
@article{arxiv.cs/0311030,
title = {Set K-Cover Algorithms for Energy Efficient Monitoring in Wireless Sensor Networks},
author = {Zoe Abrams and Ashish Goel and Serge Plotkin},
journal= {arXiv preprint arXiv:cs/0311030},
year = {2007}
}