本文關鍵詞：三維水下無線傳感器網(wǎng)絡k-覆蓋控制技術研究

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【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(WSNs)的覆蓋能力是考察該網(wǎng)絡服務質量(Qos)的重要指標之一。而水下傳感器網(wǎng)絡(UWSNs)作為其一個重要的分支應用領域,其覆蓋控制的研究對于水下網(wǎng)絡空間資源的合理分配,更好地完成信息獲取、環(huán)境感知任務以及提高水下傳感網(wǎng)絡的生存能力都具有重大意義。針對三維水下區(qū)域的覆蓋問題,其不同區(qū)域的不同k-覆蓋問題鮮有研究。本論文針對UWSNs相異k-覆蓋需求區(qū)域的覆蓋優(yōu)化部署這一研究方向,基于浮標、錨、與浮標通過有線電纜連接通信的水下傳感器這一水下傳感網(wǎng)模型,完成了以下研究工作:(1)通過理論推導與仿真模擬研究了相異k-覆蓋需求區(qū)域所需的節(jié)點數(shù)下限,得到了較前人成果性價比顯著提高的結果(同樣覆蓋效果情況下更低的節(jié)點部署數(shù)量下限值)。(2)通過改進經(jīng)典虛擬力算法(VFA),提出了基于相異k-覆蓋需求的改進虛擬力算法k-ERVFA。通過仿真,該算法相比改進至3D情況的同樣針對k-覆蓋的CLA-EDS算法、改進的針對k-覆蓋的IDCA算法以及經(jīng)典VFA算法,在相同實驗環(huán)境,相同最大迭代次數(shù)和相同節(jié)點數(shù)情況下,算法的3-覆蓋率與2-覆蓋率得到顯著提高,1-覆蓋率僅微小下降,可見,算法達到了較好的相異k-覆蓋需求部署效果,對高k值覆蓋尤其顯著。另外,算法的集中式部署特性使其節(jié)點成本與網(wǎng)絡通信開銷更低,更為簡單易實施。(3)通過理論證明,將k值推廣至一般情況,證明了k-ERVFA算法的正確性、有效性與一般普適性,與仿真結果相符。同時,針對仿真參數(shù)r、△lmax與Nmax對于算法運行效果的影響進行了取值與靈敏度分析與討論,得到了若干具有實際意義的結論,同時證明了部署冗余度參數(shù)θ(k,?)擁有較小的常數(shù)取值范圍,保證了(1)中部署方式的成本可控性。(4)本論文同時考慮了k-ERVFA算法的改進與推廣,并將該算法拓展至“k-覆蓋需求時變”等一般情況,分析表明k-ERVFA算法易擴展,魯棒性與普適性良好。
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.3;TP212.9

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本文編號：1285949