無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network,WSN)是由若干個分布在空間中的傳感器節(jié)點組成的一個無線通訊網(wǎng)絡。如何以最節(jié)約的傳感器節(jié)點數(shù)覆蓋目標區(qū)域以實現(xiàn)最佳覆蓋是WSN網(wǎng)絡技術的研究熱點之一,這在大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的部署中尤為重要,如海洋、大氣、外太空探測等。本文分別對二維和三維WSN網(wǎng)絡的動態(tài)部署進行了研究。在二維WSN網(wǎng)絡部署中,目前普遍都以正六邊形結構為二維WSN網(wǎng)絡的最佳覆蓋模型。本文基于虛擬彈簧力提出一種二維WSN網(wǎng)絡節(jié)點的動態(tài)部署算法(VFA-SF),該算法能快速收斂,復雜度較低,并引入了徑向分布偏移(Pair Correlation diversion,PCD)函數(shù)來評估部署結果與正六邊形結構的相似度,通過100次隨機分布的仿真實驗,來統(tǒng)計分析該部署算法的性能。結果表明,該部署算法有40%的概率能部署成正六邊形結構的最佳拓撲覆蓋,其PCD值接近于0,覆蓋率能達100%;有60%概率會出現(xiàn)扭曲平衡或有覆蓋空洞的情況,其PCD值在0.05至0.45之間,覆蓋率在98.5%左右。為了穩(wěn)定實現(xiàn)100%覆蓋率的最佳覆蓋效果,滿足對WSN節(jié)點部署有更高覆蓋要求...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容
    1.4 組織結構
第2章 無線傳感器網(wǎng)絡相關知識
    2.1 無線傳感器網(wǎng)絡
        2.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡體系結構
        2.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡的特點
    2.2 WSN網(wǎng)絡的幾大典型應用
    2.3 無線傳感器網(wǎng)絡的覆蓋
        2.3.1 無線傳感器節(jié)點的感知模型
        2.3.2 WSN網(wǎng)絡最佳覆蓋模型
    2.4 WSN網(wǎng)絡動態(tài)部署的相關知識
    2.5 性能指標
    2.6 本章小結
第3章 基于彈簧力模型的二維WSN部署優(yōu)化
    3.1 實驗室前期工作基礎
    3.2 虛擬彈簧力算法原理
        3.2.1 二維虛擬彈簧力模型
        3.2.2 蛙跳積分法
        3.2.3 VFA-SF算法流程
    3.3 二維仿真結果性能評估及統(tǒng)計分析
        3.3.1 仿真平臺介紹及參數(shù)說明
        3.3.2 仿真結果展示及分析
        3.3.3 100次獨立仿真實驗統(tǒng)計分析
        3.3.4 存在的問題分析
    3.4 自中心優(yōu)先部署的優(yōu)化部署策略及參數(shù)分析
        3.4.1 優(yōu)化部署模型
        3.4.2 優(yōu)化部署仿真測試
        3.4.3 優(yōu)化部署的能耗問題分析
        3.4.4 輔助力的大小對部署效果的影響
        3.4.5 不同節(jié)點數(shù)與有障礙物的仿真測試
    3.5 本章小結
第4章 基于彈簧力模型的三維WSN部署擴展
    4.1 三維無線傳感器網(wǎng)絡概述
    4.2 三維WSN網(wǎng)絡最佳覆蓋問題
        4.2.1 三維WSN網(wǎng)絡節(jié)點的感知模型
        4.2.2 三維空間中的球堆積模型
        4.2.3 正十二面體拓撲結構
    4.3 虛擬彈簧力三維部署算法模型
        4.3.1 三維虛擬彈簧力模型
        4.3.2 3D-VFA-SF算法流程
    4.4 三維仿真模擬結果及性能評估
        4.4.1 參數(shù)確定及三維仿真結果
        4.4.2 結果分析及性能評估
        4.4.3 10組實驗統(tǒng)計分析
        4.4.4 更多節(jié)點數(shù)的部署測試
    4.5 本章小結
第5章 總結與展望
    5.1 論文總結
    5.2 未來工作展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間的研究成果



本文編號：3976308