基于动态联盟机制的无线传感器网络任务分配问题研究

微机电系统、先进传感器、无线通信及现代网络等技术的进步，推动了无线传感器网络的产生和发展。集数据采集、处理、无线传输等功能于一体的无线传感器网络扩展了人们的信息获取能力，将逻辑上的信息世界与真实物理世界融合在一起，将改变人类与物理世界的交互方式。 任务分配就是在无线传感器节点协同过程中，确定由哪些节点来完成特定的任务。针对不同的应用领域，需要不同的任务分配方案与之适应，才能得到最佳的资源利用率和检测性能。无线传感器网络是一种分布式网络，需要多个节点协同执行检测任务，因此任务分配问题既是无线传感器网络的基本问题，也是无线传感器网络应用的基础。动态联盟机制是一种事件触发的任务分配机制，对动态环境的适应性相对较好，适用于动态性要求相对较高的目标追踪等无线传感器网络应用领域。 本文针对基于动态联盟机制的无线传感器网络的任务分配问题展开研究。论文的主要工作如下： 综合论述了无线传感器网络的任务分配问题的研究内容、特性和研究现状等。 针对节点能量和能力严格受限的问题，提出了一种基于拍卖的动态联盟组建机制。首先，将拍卖方法引入了动态联盟的组建过程，简化了动态联盟的组建，提高了动态联盟的结盟成功率，在更加有效地利用网络能量资源的同时提升了网络性能。而后，在选择拍卖标的时，综合考虑了节点剩余能量和通信能量消耗，提升了无线传感器网络的生命周期。 针对动态联盟的组织维护和能量均衡性问题，提出了一种基于协商的动态联盟成员更新机制。当动态联盟的成员能量消耗达到一定程度时，采用基于协商的机制对动态联盟成员进行更新，以增强系统能量消耗的均衡性，从而延长网络的生命周期。 针对任务影响区域不断变化的问题，给出了一种基于资源预留的动态联盟检测区域更新机制，以适应对动态联盟的动态性的要求。首先加入了联盟覆盖范围和休眠盟员的概念，以消除针对同一任务的检测传感器节点的冗余，进一步降低网络执行任务期间的能量消耗。而后又加入动态联盟的更新机制，以消除联盟衔接期间网络对任务的暂时“失明”，保证动态联盟执行任务时的连续性，从而在一定程度上保证网络的检测性能。 针对多动态联盟间的协同问题，提出了基于分布式约束满足的多联盟协同机制。根据多个目标经过无线传感器网络监控区域时的任务分配需求，提出了一种基于分布式约束满足的多动态联盟协同机制，建立了基于动态联盟机制的任务分配问题的分布式约束满足模型，采用分布式随机算法进行求解，可以针对未知数量的目标追踪进行分布式的动态协同任务分配，有效解决了动态联盟间的协同问题，从而降低网络的能量消耗，节省网络资源。 总之，论文对基于动态联盟机制的无线传感器网络任务分配问题进行了研究和探讨，旨在对无线传感器网络的应用起到一定的推动作用。