本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用若干關(guān)鍵問題研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《南京郵電大學(xué)》 2011年

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用若干關(guān)鍵問題研究

黃曉  

【摘要】：集成了傳感器技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)、無線通信技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是當(dāng)前信息技術(shù)的前沿之一。目前,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種廉價、方便的信息采集方法,尤其是在敵對和惡劣的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境下,傳統(tǒng)的方法代價高昂因而幾乎無法使用,如戰(zhàn)場的生存性應(yīng)用、惡劣環(huán)境的監(jiān)測應(yīng)用、安全相關(guān)的應(yīng)用以及災(zāi)難管理等應(yīng)用,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)都顯示了巨大的應(yīng)用價值。在這些應(yīng)用中,傳感器往往是隨機(jī)部署在監(jiān)測區(qū)域,我們希望傳感器一直正常工作直到其能量耗盡為止。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署之后,傳感器節(jié)點采集現(xiàn)實世界中諸如熱、光或者某個監(jiān)測對象的相關(guān)物理信息,對于傳感器網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點,都通過自身的傳感電路來感知監(jiān)測對象的相關(guān)信息,從而獲取原始數(shù)據(jù),然后通過一類稱為基站的特殊節(jié)點經(jīng)過匯聚和融合等相應(yīng)處理,最后由基站傳送到外界的控制中心進(jìn)行最后處理。 目前,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在很多方面得到了應(yīng)用,如環(huán)境監(jiān)測、森林防火、災(zāi)難急救、候鳥遷徙跟蹤、軍事情報收集、無線定位等。與固定網(wǎng)絡(luò)一樣,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛、有效地應(yīng)用取決于安全的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、有效的定位、連通方案以及高效、節(jié)能的網(wǎng)絡(luò)路由形成機(jī)制等諸多限制性問題的有效解決。 本論文針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全中的定位認(rèn)證技術(shù)、覆蓋連通性技術(shù)和自適應(yīng)路由拓?fù)浼夹g(shù)等關(guān)鍵問題進(jìn)行研究并設(shè)計開發(fā)出相關(guān)的研究成果,并對研究成果進(jìn)行了詳細(xì)的分析及討論。 論文的主要章節(jié)以及研究內(nèi)容具體如下: 第1章主要介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點及應(yīng)用,在目前情況下,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所面臨的制約因素,從而引出本論文研究的動機(jī)和意義。 第2章從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)安全等三個方面論述了目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所面臨的關(guān)鍵問題;其中,主要論述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用方面存在的問題,突出了本文的研究重點。 第3章介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng),剖析了其各組成部分以及所面臨的安全威脅,在此基礎(chǔ)上,提出了一種基于身份的安全定位認(rèn)證方案,該認(rèn)證方案能夠有效地運(yùn)用在定位系統(tǒng)的各個部分。 第4章針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署區(qū)域內(nèi),由于通信障礙和其他一些因素產(chǎn)生的某些節(jié)點無法與網(wǎng)絡(luò)通信的情況,給出了一種使用節(jié)點代理解決監(jiān)測區(qū)域內(nèi)節(jié)點通信不可達(dá)的方案,并基于一般意義的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型提出了一種探測覆蓋區(qū)域內(nèi)節(jié)點連通性的算法,分析和測試結(jié)果表明了該方案具有一定的有效性及先進(jìn)性。 第5章在介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特征的基礎(chǔ)上,研究一種基于自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點路由形成機(jī)制。通過該機(jī)制所構(gòu)造的路由協(xié)議算法具有高效、合理的特點。對該機(jī)制所進(jìn)行的理論和應(yīng)用分析表明,所構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)路由可以提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的平均壽命,并且可以使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸具有高效、可靠的特點。 第6章在前幾章研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了全文的總結(jié)并對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)一步研究方向和發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。 全文的研究成果及創(chuàng)新總結(jié)如下: 基于身份的節(jié)點定位認(rèn)證方案:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的能量、處理能力以及帶寬方面的局限性使得一些有效的高資源消耗技術(shù),如加密、檢測和位置認(rèn)證等技術(shù)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)定位中難以獲得有效應(yīng)用。本文在介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng),并剖析其各組成部分所面臨的安全威脅的基礎(chǔ)上,提出了一種基于身份的安全定位認(rèn)證方案,該認(rèn)證方案能夠有效地運(yùn)用在定位系統(tǒng)的各個部分。安全性分析驗證了該方案能夠有效地阻止針對定位系統(tǒng)各種形式的網(wǎng)絡(luò)攻擊。對相關(guān)方案的性能分析和比較表明,所提出的方案在網(wǎng)絡(luò)資源消耗、有效性和可實現(xiàn)方面都比較適合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。 基于代理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋連通性方案:針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署區(qū)域由于通信障礙和其他一些因素產(chǎn)生的某些節(jié)點無法與網(wǎng)絡(luò)通信的情況,給出了一種使用代理節(jié)點解決監(jiān)測區(qū)域內(nèi)節(jié)點通信不可達(dá)的方案,并基于一般意義的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型提出了一種探測覆蓋區(qū)域內(nèi)節(jié)點連通性的算法:基于深度探測的節(jié)點覆蓋連通性判定算法DBDAFNCJ。節(jié)點連通性分析和仿真實驗結(jié)果表明節(jié)點代理方案可以很好地改善節(jié)點部署區(qū)域內(nèi)節(jié)點通信不可達(dá)的情況,同時表明DBDAFNCJ算法可以高效、準(zhǔn)確地獲悉部署區(qū)域內(nèi)節(jié)點連通性的情況。 基于自適應(yīng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由機(jī)制:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于其自身計算資源、能量及帶寬的局限性從而使得如何尋找合適的路由問題變得很關(guān)鍵。本文研究了基于自適應(yīng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點路由機(jī)制,該機(jī)制通過節(jié)點自身的剩余能量及相鄰節(jié)點的成簇密度決定網(wǎng)絡(luò)的路由形成方式,所構(gòu)造的路由具有高效、合理的特點。理論和應(yīng)用分析表明,所提出自適應(yīng)路由機(jī)制可以提高網(wǎng)絡(luò)的平均壽命,使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸更加高效、可靠。

【關(guān)鍵詞】：
【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】：2011
【分類號】：TN918.82;TP212.9
【目錄】：

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9 劉麗;唐松;毛善國;;多目標(biāo)跟蹤傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點設(shè)計[J];計算技術(shù)與自動化;2009年03期

10 吳福霞;王振友;程海濤;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)[J];科技信息;2010年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 龍昭華;李景中;蔣貴全;張林;;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的普適計算研究[A];第六屆和諧人機(jī)環(huán)境聯(lián)合學(xué)術(shù)會議（HHME2010)、第19屆全國多媒體學(xué)術(shù)會議（NCMT2010）、第6屆全國人機(jī)交互學(xué)術(shù)會議（CHCI2010）、第5屆全國普適計算學(xué)術(shù)會議（PCC2010）論文集[C];2010年

2 劉陽;楊曉春;王斌;于戈;李斌陽;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一種基于歷史數(shù)據(jù)分組的感知查詢技術(shù)[A];第二十四屆中國數(shù)據(jù)庫學(xué)術(shù)會議論文集（研究報告篇）[C];2007年

3 徐久強(qiáng);盧鎖;趙海;崔行兵;劉大鵬;;基于蟻群算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的研究[A];第八屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

4 任玲;唐昊;周雷;魏振春;;一種能量高效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)傳輸方法[A];中國自動化學(xué)會控制理論專業(yè)委員會B卷[C];2011年

5 馬駿馳;汪蕓;李凱;;移動傳感器節(jié)點能量補(bǔ)充機(jī)制的設(shè)計與實現(xiàn)[A];第七屆和諧人機(jī)環(huán)境聯(lián)合學(xué)術(shù)會議（HHME2011)論文集【oral】[C];2011年

6 邢佩龍;徐久強(qiáng);趙海;田鶴;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的模糊質(zhì)心算法[A];第八屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

7 彭剛;劉戎;王方年;孫廣義;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究概述[A];廣西計算機(jī)學(xué)會2007年年會論文集[C];2007年

8 袁蕊;;基于礦井節(jié)能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的研究[A];煤礦自動化與信息化——第20屆全國煤礦自動化與信息化學(xué)術(shù)會議暨第2屆中國煤礦信息化與自動化高層論壇論文集[C];2010年

9 劉麗;唐松;毛善國;;一種針對帶有移動網(wǎng)關(guān)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的高效路由[A];2006通信理論與技術(shù)新進(jìn)展——第十一屆全國青年通信學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

10 劉麗;毛善國;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能技術(shù)[A];2006通信理論與技術(shù)新進(jìn)展——第十一屆全國青年通信學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 本報記者 馬文方;[N];中國計算機(jī)報;2010年

2 溫雅路;[N];人民郵電;2008年

3 賽迪顧問信息產(chǎn)業(yè)研究中心高級咨詢師 王坤;[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2009年

4 本報記者 姚傳富;[N];人民郵電;2009年

5 美國專利律師 譚文曄　薛之揚(yáng);[N];科技日報;2010年

6 沈建苗　編譯;[N];計算機(jī)世界;2010年

7 卞 輯;[N];中國氣象報;2011年

8 本報記者 趙建國;[N];中國知識產(chǎn)權(quán)報;2011年

9 ;[N];計算機(jī)世界;2004年

10 羅清岳;[N];電子資訊時報;2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭瑛;基于事件觸發(fā)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國海洋大學(xué);2010年

2 范高俊;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能評估與提高[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

3 姜宇;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程抄表關(guān)鍵技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2011年

4 羅丹彥;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量高效組建關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

5 趙寶康;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)隱私保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

6 畢嘉娜;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量有效安全路由協(xié)議研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

7 谷雨;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)覆蓋的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

8 馬永波;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)精確動態(tài)定位及其安全性問題研究[D];吉林大學(xué);2010年

9 張起元;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)虛假數(shù)據(jù)檢測排除機(jī)制研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

10 周彥;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于量化信息的目標(biāo)狀態(tài)估計與融合[D];上海交通大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 韓蕾;K重覆蓋算法在WSN最大支持路徑中的研究[D];長春理工大學(xué);2010年

2 周希;無線傳感網(wǎng)絡(luò)有效數(shù)據(jù)傳輸整合[D];上海交通大學(xué);2010年

3 武斌;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制策略研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

4 劉陽;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于分組的感知查詢技術(shù)的研究[D];東北大學(xué);2008年

5 唐健華;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)優(yōu)化覆蓋的研究[D];南京郵電大學(xué);2011年

6 于永洋;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于統(tǒng)技模型的查詢處理技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

7 孫澤宇;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋控制算法的研究[D];蘭州大學(xué);2011年

8 敬再生;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的邊境信息監(jiān)測系統(tǒng)研究[D];重慶大學(xué);2010年

9 苗媛媛;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于能量優(yōu)先的高效查詢[D];浙江工商大學(xué);2011年

10 毛沙;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能優(yōu)化策略研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用若干關(guān)鍵問題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：87099