【摘要】：在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研宄中，覆蓋質(zhì)量一直是研宄的關(guān)鍵問題之一，由于傳感網(wǎng)部署環(huán)境的不同，每種不同部署環(huán)境和應(yīng)用下的節(jié)點模型都具有鮮明的特性，本文主要針對不同模型約束下的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)域覆蓋優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了研宄，分別對平面有向感知模型、立體感知模型、基于概率的平面有向感知模型和三維水下傳感網(wǎng)模型進(jìn)行了相關(guān)的區(qū)域覆蓋優(yōu)化研宄，通過建立合適的傳感器覆蓋模型和網(wǎng)絡(luò)模型，對相關(guān)技術(shù)關(guān)鍵點給出相應(yīng)的解決辦法，改進(jìn)覆蓋優(yōu)化算法，實現(xiàn)待監(jiān)測區(qū)域覆蓋率質(zhì)量的提升，減少網(wǎng)絡(luò)整體能量消耗，改善網(wǎng)絡(luò)生存時間，并通過仿真和對比實驗來驗證算法的有效性。本文主要工作及創(chuàng)新點如下：(1)對平面覆蓋中節(jié)點覆蓋區(qū)域重疊的判定問題進(jìn)行了研宄 重新定義了平面有向覆蓋模型，分析并證明了傳統(tǒng)的節(jié)點覆蓋區(qū)域重疊判定依據(jù)對有向傳感器模型是不適用的，提出運用跨立實驗原理重新定義有向平面模型下感知區(qū)域重疊的判定標(biāo)準(zhǔn)。將新的判定標(biāo)準(zhǔn)運用至虛擬勢場算法中，并對節(jié)點單次感知方向調(diào)整角度的計算方式進(jìn)行了改進(jìn)，通過仿真實驗證明改進(jìn)后的算法相比于同類算法具有更好的覆蓋優(yōu)化效果和算法收斂性。(2)通過引入覆蓋影響因子對立體覆蓋優(yōu)化算法進(jìn)行了改進(jìn) 指出與平面有向覆蓋模型相同，傳統(tǒng)的節(jié)點覆蓋區(qū)域重疊判斷依據(jù)不適用于有向立體覆蓋模型，給出了適用于有向立體覆蓋模型的覆蓋區(qū)域重疊判定依據(jù)，并通過仿真實驗證明采用新的判定條件能夠有效延長網(wǎng)絡(luò)生存時間。其次分析并指出了傳統(tǒng)對立體傳感網(wǎng)的覆蓋研宄中，算法運行后期覆蓋率上下波動明顯，節(jié)點頻繁調(diào)整狀態(tài)和位置的缺陷，提出利用覆蓋影響因子和中心計算節(jié)點來進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)的方法，通過仿真實驗證明其對于待監(jiān)測區(qū)域覆蓋率和網(wǎng)絡(luò)生存時丨司都有明顯的改善，算法收斂性也有所提聞。(3)對基于概率模型運動方式可調(diào)的平面?zhèn)鞲芯W(wǎng)覆蓋優(yōu)化進(jìn)行了研宄 對基于概率模型的平面有向傳感器進(jìn)行了重新建模，給出了概率模型下的平面有向傳感器節(jié)點質(zhì)心位置的計算方法；其次，，通過仿真實驗發(fā)現(xiàn)只考慮邊界斥力時，邊界區(qū)域的覆蓋率會明顯低于網(wǎng)絡(luò)整體覆蓋率，因此提出在待監(jiān)測區(qū)域頂點處加入頂點作用力來減少邊界覆蓋率與整體覆蓋率的差距；隨后分析了傳感器使用單一運動方式進(jìn)行狀態(tài)調(diào)整的弊端，提出利用優(yōu)化加速度的概念來決策傳感器的運動方式，使得傳感器可根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況，選擇轉(zhuǎn)動感知方向或沿當(dāng)前感知方向進(jìn)行平移。通過仿真實驗證明了經(jīng)過改進(jìn)后的算法在待監(jiān)測區(qū)域覆蓋率和網(wǎng)絡(luò)生存時間方面都有較大的改善。(4)在考慮邊界效應(yīng)的前提下，對基于冗余度模型的非同構(gòu)三維水下傳感網(wǎng)的覆蓋優(yōu)化進(jìn)行了研宄 在三維水下傳感網(wǎng)的研宄中，節(jié)點感知范圍會受到環(huán)境和自身硬件因素影響而產(chǎn)生變化，要求節(jié)點完全同構(gòu)是不現(xiàn)實的，而不考慮邊界效應(yīng)往往會造成實際部署的網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果達(dá)不到預(yù)期效果。本文給出了一個水下傳感器節(jié)點最大感知距離服從正態(tài)分布的節(jié)點模型，其次在考慮了邊界效應(yīng)的前提下，給出了三維水下傳感網(wǎng)覆蓋率期望值與節(jié)點部署數(shù)量關(guān)系的公式�；谧畲蟾兄嚯x服從正態(tài)分布的節(jié)點模型，推導(dǎo)出節(jié)點冗余度計算公式，使得節(jié)點可以僅根據(jù)其鄰居節(jié)點的數(shù)量來判斷自身是否屬于冗余節(jié)點�；谝陨戏治觯岢隽艘环N基于冗余度計算模型與虛擬勢場的三維水下傳感網(wǎng)覆蓋優(yōu)化算法，并通過仿真實驗驗證了該算法相比于同類算法在節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能耗和提升待監(jiān)測區(qū)域覆蓋率方面都有一定優(yōu)勢。
【圖文】：

IPAD算法運行時待監(jiān)測區(qū)域覆蓋情況

節(jié)點數(shù)N取值不同時的VCCT算法對比仿真結(jié)果
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP212.9;TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 陶丹;馬華東;劉亮;;基于虛擬勢場的有向傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋增強算法[J];軟件學(xué)報;2007年05期

本文編號：2518790