目前,隨著民航業(yè)的蓬勃發(fā)展,飛機逐漸成為一種舒適、可靠、經(jīng)濟實惠的交通運輸工具。但是,自民航飛機誕生起,一直存在火災的安全隱患,并且始終沒有得到很好的解決。由于民航飛機的火災突發(fā)性強、隱蔽性高、發(fā)展速度快、撲救困難的特點,因而一旦發(fā)生會造成嚴重損失。當前對飛機火災的監(jiān)測主要是基于單點的傳感器,存在誤報警和漏報警的問題,而通過大量傳感器節(jié)點組成的無線傳感器網(wǎng)絡則可以有效解決上述問題。因此,如何部署一個沒有監(jiān)測漏洞、監(jiān)測準確度高、抗故障能力強、持續(xù)服務時間足夠長的無線傳感器網(wǎng)絡成為了當下的研究重點。本文主要研究無線傳感器網(wǎng)絡在機艙內(nèi)的部署問題。本文將無線傳感器網(wǎng)絡在客機機艙內(nèi)的部署問題分為靜態(tài)部署和動態(tài)部署兩個分支。在靜態(tài)部署中,通過線性極限值蒙特卡羅人工蜂群（LLMCABC）算法完成了K-覆蓋指標的網(wǎng)絡部署,該算法加強了經(jīng)典ABC算法的后期挖掘能力,以更少的傳感器節(jié)點數(shù)量的實現(xiàn)K-覆蓋指標;在動態(tài)部署中,從延長網(wǎng)絡壽命的角度出發(fā),通過改進的二進制人工蜂群-LEACH（LEACH-IBABC）算法動態(tài)分配節(jié)點的工作狀態(tài),實現(xiàn)了對待監(jiān)測區(qū)域依概率pA的K-覆蓋。該算法從全局最優(yōu)的角度生成工作... 

【文章來源】：中國民航大學天津市

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

LEACH-Cell拓撲結構示意圖

中國民航大學碩士學位論文10單元頭在TDM幀中接收它所連接的節(jié)點的數(shù)據(jù)。單元頭接收到簇內(nèi)節(jié)點的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)進行聚合，并刪除冗余數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱厥住４厥自俅尉酆蠑?shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)發(fā)送到基站。（5）LEACH-EEnergybalanced-LEACH（能量平衡的LEACH）協(xié)議通過將剩余能量作為主要指標，從根本上改進了簇首選擇過程[40]。在第一輪，所有節(jié)點具有相同的剩余能量，因此隨機選擇簇首。從下一輪開始，選擇概率是根據(jù)節(jié)點的剩余能量來計算的。這意味著具有更多能量的節(jié)點將成為簇首，具有更少能量的節(jié)點成為簇首的概率下降。其次，E-LEACH還會選擇一個簇首作為MCH來提供中繼，以便于距離基站較遠的簇首傳輸數(shù)據(jù)包。其他簇首則可以直接與基站間進行通訊。LEACH-E算法的拓撲結構如圖1-3所示。圖1-3LEACH-E拓撲結構示意圖（6）LEACH-FLEACH-F（Fixednumberofclusters-LEACH）算法固定了簇數(shù)目。該算法提供了簇數(shù)目作為輸入，并且在整個生命周期中它都是固定的。因此，每輪開始時沒有太多的成簇開銷。它使用與LEACH-C相同的成簇方式。LEACH-F減少了LEACH簇建立的開銷，但在許多方面都無法擴展[36,41]。①無法將新節(jié)點添加到系統(tǒng)，也不能在有節(jié)點死亡后調(diào)整節(jié)點的行為。②若存在可移動的節(jié)點，該算法無法處理。

中國民航大學碩士學位論文11由于簇是固定的，只有簇中的節(jié)點能夠充當簇頭。因此該算法能否節(jié)省能量完全取決于所應用的場景。（7）LEACH-Multi-Hop在經(jīng)典的LEACH協(xié)議中，無論距離是多少，每個節(jié)點都與簇首進行通信，每個簇首都與基站進行通信，并且路由跳數(shù)被限制為兩跳（從節(jié)點到簇首以及從簇首到基站）。多跳LEACH（LEACH-Multi-Hop）算法消除了LEACH協(xié)議的這一缺點，并具有可擴展性，大大豐富了經(jīng)典LEACH協(xié)議。LEACH-Multi-Hop算法為節(jié)點和基站之間的數(shù)據(jù)傳輸選擇了一條最佳路徑，它選擇多個簇首作為整個網(wǎng)絡通信的中繼節(jié)點[42-46]。該算法在簇首之間采用多跳通信，這些簇首根據(jù)選擇的最佳路徑將數(shù)據(jù)發(fā)送到距離基站最近的那個簇首，最后，此簇首將數(shù)據(jù)發(fā)送到基站。該算法的簇建立階段與LEACH協(xié)議相同，只是加入了對多跳的特性支持。其拓撲結構如圖1-4所示。圖1-4LEACH-Multi-Hop拓撲結構示意圖（8）LEACH-S在LEACH-S中引入了具有太陽能供電的節(jié)點，基站借助改進的控制算法優(yōu)先選擇那些具有最大剩余能量的太陽能供電節(jié)點作為簇首[36]。在LEACH-S中，太陽狀態(tài)與剩余能量一起由節(jié)點傳輸?shù)交荆鳛榛具x擇簇首的依據(jù)。當增加太陽能節(jié)點的數(shù)量時，傳感器網(wǎng)絡的性能也會提高。通過延長日照時間能夠延長傳感器網(wǎng)絡的壽命。如果日照持續(xù)時間較短，則簇頭的切換會比較頻繁。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于人工蜂群算法的無線傳感器網(wǎng)絡部署問題研究[D]. 于文杰.電子科技大學 2018

碩士論文
[1]基于WSN的客艙污染物參數(shù)容錯估計研究[D]. 王先禹.中國民航大學 2019
[2]人工蜂群算法及其在無線傳感器網(wǎng)絡動態(tài)部署中的應用[D]. 賀培玉.山東大學 2014
[3]三維環(huán)境下無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋方法研究[D]. 孫振龍.大連理工大學 2013
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本文編號：2916427