隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被重視程度不斷加深,它已經(jīng)被應(yīng)用于國防軍事、建筑狀態(tài)監(jiān)控、醫(yī)療救護、信息家電等諸多領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有大規(guī)模、易部署、環(huán)境適應(yīng)性強等特點,這些特點決定它能有效的運用于頻譜監(jiān)測領(lǐng)域。當無線傳感器節(jié)點布置到人工很難干預(yù)的區(qū)域,有線網(wǎng)絡(luò)、4G等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將無法應(yīng)用于這類沒有基礎(chǔ)設(shè)施的區(qū)域。因此,為了讓隨機部署的節(jié)點能有效的組成一個協(xié)同工作的網(wǎng)絡(luò),需要研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組網(wǎng)路由協(xié)議,同時考慮到所有節(jié)點采用電池供電,部署出去之后無法給節(jié)點進行電池替換,如何延長網(wǎng)絡(luò)生存周期是研究路由協(xié)議的一個重要考慮因素。本文是在實驗室承接的十三五預(yù)研項目“拋撒式XXXX技術(shù)研究”的基礎(chǔ)上進行研究。本文所述應(yīng)用中是通過飛行器空投、火炮投射等拋撒方式將一定數(shù)量的無線傳感器節(jié)點部署到戰(zhàn)場等人跡很難到達的區(qū)域,針對這一應(yīng)用場景,首先研究了體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),然后分析了現(xiàn)有的經(jīng)典路由協(xié)議及其適用場景,選擇了合適的基礎(chǔ)協(xié)議LEACH協(xié)議,接著對該協(xié)議和兩個改進協(xié)議LEACH-C、LEACH-DCHS進行了研究,最后在優(yōu)化簇頭節(jié)點位置分布和減少簇頭選舉能耗兩方面進行改進。1.針對本文應(yīng)用中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具備的大規(guī)模特性以及LEACH協(xié)議在規(guī)模較大的應(yīng)用中簇頭節(jié)點隨機產(chǎn)生導致簇頭節(jié)點在簇內(nèi)位置不佳的問題,引入劃分聚類算法進行改進。首先將隨機部署在監(jiān)測區(qū)域的節(jié)點按照算法規(guī)則劃分成一定數(shù)量的簇,然后考慮節(jié)點剩余能量、簇內(nèi)節(jié)點到本簇內(nèi)聚類中心節(jié)點的距離和節(jié)點到網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點距離三個因素設(shè)計簇頭選舉機制,通過該機制選擇合適的簇頭節(jié)點,并根據(jù)簇頭剩余能量進行更替,均衡整體網(wǎng)絡(luò)能耗。最后對改進算法進行仿真分析,驗證改進效果。2.針對本文應(yīng)用中節(jié)點采用電池供電這一特征,對LEACH協(xié)議進行了節(jié)能改進。LEACH協(xié)議在每輪都會重新進行全網(wǎng)選舉新簇頭,而實際在一些輪次里很多簇頭節(jié)點并沒有消耗很多能量,這種情況下進行全網(wǎng)選舉就會產(chǎn)生不必要的能量損耗,因此,在改進協(xié)議中引入了兩個能量閾值E_(th) _1和E_(th) _2,其中E_(th1)用來判決是否需要執(zhí)行全網(wǎng)選舉,減少整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進行大規(guī)模選舉的次數(shù);E_(th2)用于判斷局部簇內(nèi)選舉時,簇頭節(jié)點是否延續(xù)上一輪的簇頭身份,減少局部簇內(nèi)進行簇頭選舉的次數(shù)。同時設(shè)計了一種睡眠喚醒機制,延緩首節(jié)點死亡時間。通過仿真分析,改進協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)整體生存時間和網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性都得到了提高。最后詳細介紹了頻譜監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測試環(huán)境以及基于嵌入式WEB的無線自組網(wǎng)通信模塊參數(shù)配置方法,然后對節(jié)能改進協(xié)議和原協(xié)議的實際測試效果進行了對比分析。由測試結(jié)果可知,改進后的自組網(wǎng)路由協(xié)議相比于基礎(chǔ)協(xié)議在延長網(wǎng)絡(luò)生存時間上得到了提升。
【學位單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.5;TP212.9
【部分圖文】：

西安電子科技大學碩士學位論文度分類由建立時間可以劃分為先應(yīng)式路由、反應(yīng)式路的通過發(fā)送廣播包、接受應(yīng)答包的形式建立路時性較好，但是維護的開銷很大，現(xiàn)有的主動由是任務(wù)觸發(fā)時才即時的發(fā)現(xiàn)路由然后進行數(shù)資源開銷相對較小，常見的反應(yīng)式路由有 DS由協(xié)議景詳細介紹幾種現(xiàn)有經(jīng)典的平面路由協(xié)議和分議(Flooding)

SPIN協(xié)議流程圖

5圖 1.3 LEACH 協(xié)議數(shù)據(jù)流向圖ACH 協(xié)議是目前所知最早的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分層路由協(xié)議，之后國用場景在該協(xié)議的基礎(chǔ)上提出了多種改進協(xié)議。該協(xié)議的接本結(jié)將整個網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點分成若干個簇，簇內(nèi)的簇頭節(jié)點收集成員節(jié)點在去冗余融合后發(fā)送給匯聚節(jié)點，顯而易見，簇頭節(jié)點的能量消耗點。因此該協(xié)議提出了“輪”的概念，每一輪都利用隨機的方法生
【參考文獻】

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1 湯大榮;汪連棟;郭彪;;戰(zhàn)場電磁空間安全體系基本要素探析[J];電子信息對抗技術(shù);2014年06期

本文編號：2882767