本文選題：機(jī)場(chǎng)噪聲　切入點(diǎn)：最小連通覆蓋　出處：《中國(guó)民航大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：隨著機(jī)場(chǎng)運(yùn)輸規(guī)模不斷擴(kuò)大,機(jī)場(chǎng)噪聲污染日益惡化,安裝機(jī)場(chǎng)噪聲監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已成為機(jī)場(chǎng)監(jiān)測(cè)周邊噪聲環(huán)境的重要手段。但是,這類監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)成本高、對(duì)環(huán)境要求高、穩(wěn)定性差,使用傳感器節(jié)點(diǎn)代替固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)完成噪聲數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理必會(huì)成為未來發(fā)展的趨勢(shì)。由于傳感器節(jié)點(diǎn)的能源受限,在機(jī)場(chǎng)噪聲監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中必須有效利用傳感器節(jié)點(diǎn)能量以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間,因此,本文研究了機(jī)場(chǎng)噪聲監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的最小連通覆蓋集問題與傳感器節(jié)點(diǎn)的能耗均衡性。首先,本文分析了同時(shí)滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋性與連通性的要求,使工作節(jié)點(diǎn)數(shù)目最少的問題,為此,設(shè)計(jì)了一種集中式近似算法得出完全覆蓋目標(biāo)區(qū)域所需的最低要求節(jié)點(diǎn)集,同時(shí)提出了一種基于最小生成樹的連通算法,以確保該集中式近似算法構(gòu)造的最小覆蓋集具有良好的連通性,最后通過實(shí)驗(yàn)對(duì)算法性能進(jìn)行評(píng)估。其次,在機(jī)場(chǎng)噪聲監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中如何劃分成簇是造成網(wǎng)絡(luò)能耗問題的一個(gè)直接原因,為此運(yùn)用一種基于廣播坐標(biāo)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)鏈簇路由算法,用來消除網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)成簇消耗的能量。針對(duì)噪聲監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)的能耗不均衡問題,提出了基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞哪芎木饴酚伤惴▉斫档凸?jié)點(diǎn)間的通信能耗,仿真結(jié)果表明,該算法可以得到較長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間,并且能保證監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)在很短時(shí)間內(nèi)迅速死亡。說明設(shè)計(jì)的能耗均衡模型以及算法能很好的均衡監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)能耗,而且降低通信能耗的效果也比較理想。最后,在能耗均衡的基礎(chǔ)上,加入一種適應(yīng)機(jī)場(chǎng)噪聲監(jiān)測(cè)環(huán)境的觸發(fā)式休眠機(jī)制來減少網(wǎng)絡(luò)能耗,通過與相同能耗模型和參數(shù)情況下無休眠機(jī)制網(wǎng)絡(luò)的對(duì)比,表明有休眠節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)比全天候處于工作狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)具有更長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。
[Abstract]:With the expansion of airport transportation scale and the worsening of airport noise pollution, the installation of airport noise monitoring system has become an important means to monitor the noise environment around the airport. However, the cost of fixed monitoring points in this kind of monitoring system is high. Because of the high environmental requirements and poor stability, the use of sensor nodes instead of fixed monitoring points to complete the acquisition, transmission and processing of noise data will become a trend of future development. In the airport noise monitoring network, the energy of sensor nodes must be utilized effectively to prolong the network lifetime. Therefore, the minimum connected covering set problem in airport noise monitoring network and the energy consumption equalization of sensor nodes are studied in this paper. In this paper, we analyze the problem of satisfying the requirements of network coverage and connectivity at the same time, so as to minimize the number of working nodes. For this reason, we design a centralized approximation algorithm to obtain the minimum required node set for complete coverage of the target region. At the same time, a connectivity algorithm based on minimum spanning tree is proposed to ensure that the minimum cover set constructed by the centralized approximation algorithm has good connectivity. Finally, the performance of the algorithm is evaluated by experiments. How to divide clusters into clusters in airport noise monitoring networks is a direct cause of network energy consumption. A static cluster routing algorithm for wireless sensor networks based on broadcast coordinates is used in this paper. To eliminate the energy consumption of dynamic clustering in the network, an energy consumption equalization routing algorithm based on network topology is proposed to reduce the energy consumption between nodes. The simulation results show that the energy consumption of sensor nodes in noise monitoring networks is unbalanced. The proposed algorithm can obtain a long network lifetime and ensure the monitoring node to die quickly in a very short time. It shows that the designed energy balance model and the algorithm can balance the energy consumption of the monitoring node very well. And the effect of reducing communication energy consumption is also ideal. Finally, on the basis of energy balance, a trigger dormancy mechanism is added to adapt to airport noise monitoring environment to reduce network energy consumption. Compared with the network without sleep mechanism with the same energy consumption model and parameters, it is shown that the network with dormant nodes has a longer network life than the network with all-weather working state.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：V351;TP212.9;TN929.5

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