传感器网络的感知容量

本文证明了传感器网络在假设数量呈指数级增长的检测问题中的基本极限。此类问题刻画了许多重要应用，包括使用传感器网络对地理区域内的目标进行检测与分类，以及使用化学传感器阵列检测复杂物质。我们将此类应用称为大规模检测问题。利用这些问题与在有噪信道上进行通信的问题具有根本相似性这一见解，我们定义了一个称为感知容量的量，并对多种传感器网络模型给出了其下界。由于固定的传感器配置对环境的所有状态进行编码，感知容量的表达式与信道容量存在显著差异。结果是，码字是依赖且非同分布的。感知容量为在期望精度下检测环境状态所需的最少传感器数量提供了界限。这些结果与经典检测理论显著不同，并提供了传感器网络与通信之间引人入胜的联系。此外，我们还讨论了感知容量对传感器选择问题的启示。