智能船舶（MaritimeAutonomous Surface Ship,MASS）已被業(yè)界認(rèn)為是未來船舶的發(fā)展方向。航行海域中的水文氣象環(huán)境變化會對MASS的安全航行帶來巨大的挑戰(zhàn)。因此,針對未來大規(guī)模MASS密集航行的近海海域,部署水文氣象傳感網(wǎng)絡(luò)意義重大。水文氣象傳感網(wǎng)絡(luò)需要及時(shí)將海上水文氣象信息傳輸給MASS,為其提供有利的信息技術(shù)支撐。因此本文基于水文傳感器、氣象傳感器、浮標(biāo)、岸基控制中心設(shè)計(jì)了面向MASS的水文氣象傳感網(wǎng)絡(luò)（Hydrometeorological Sensor Networks for MASS,HSNM）架構(gòu),圍繞HSNM網(wǎng)絡(luò)部署優(yōu)化問題展開研究。首先,根據(jù)HSNM網(wǎng)絡(luò)的功能需求,設(shè)計(jì)了基于樹形拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),源于樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展,容錯(cuò)性較強(qiáng),適用于大范圍航行海域的組網(wǎng)。海洋設(shè)備造價(jià)昂貴,并在復(fù)雜的海洋環(huán)境中布放難度大且存在危險(xiǎn)性。因此,需要在網(wǎng)絡(luò)部署前進(jìn)行科學(xué)合理布局規(guī)劃,選擇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的最佳部署位置,最小化網(wǎng)絡(luò)部署成本。隨后,本文將HSNM網(wǎng)絡(luò)的部署優(yōu)化問題（Deployment Optimization Problem,DOP）轉(zhuǎn)化為整數(shù)線性規(guī)劃（... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．３點(diǎn)覆蓋??Ｆｉｇ．?２．３?Ｐｏｉｎｔ?ｃｏｖｅｒａｇｅ??（２）線覆蓋??如圖２．４所示，線覆蓋應(yīng)用場景通常為存在移動(dòng)目標(biāo)穿過水文氣象傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測區(qū)??

?大連海事大學(xué)碩士學(xué)位論文???要用于軍事和水下資源的監(jiān)測同時(shí)，點(diǎn)覆蓋也是本文應(yīng)用的覆蓋模型。??０１２３４５６７８９?１０??圖２．３點(diǎn)覆蓋??Ｆｉｇ．?２．３?Ｐｏｉｎｔ?ｃｏｖｅｒａｇｅ??（２）線覆蓋??如圖２．４所示，線覆蓋應(yīng)用場景通常為存在移動(dòng)目標(biāo)穿過水文氣象傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測區(qū)??域的過程，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成一條或多條柵欄實(shí)現(xiàn)對移動(dòng)目標(biāo)的無縫監(jiān)測，它也因此被稱為??柵欄覆蓋。線覆蓋其目的是在考慮網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的情況下，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)對運(yùn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)的跟??蹤感知。應(yīng)用線覆蓋又可分為最壞覆蓋和最佳覆蓋，常用于對外來入侵者的監(jiān)測［５６］。??１０?［?ｆ???９?°〇?＼?°?°??６?ｈ?＼?〇??５。?４?。??４ｉ?＇?０?０??３ｈ?Ｌ?０?０??，［。。。。＾?。??〇?；?１?＇?：?Ｊ＇?：?１???０１２３４５６７８９?１０??圖２．４線覆蓋??Ｆｉｇ．?２．４?Ｂａｒｒｉｅｒ?ｃｏｖｅｒａｇｅ??（３）區(qū)域覆蓋??如圖２．５所示，區(qū)域覆蓋需要掌握網(wǎng)絡(luò)的全局信息，這是區(qū)域覆蓋與點(diǎn)覆蓋明顯不??－１３?－??

?面向智能船舶的水文傳感網(wǎng)絡(luò)部署優(yōu)化研究???同的地方。區(qū)域覆蓋要求水文氣象傳感網(wǎng)絡(luò)對目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行完全無死角的覆蓋，因??此，其目的是在保證網(wǎng)絡(luò)連通性的前提下，以較少的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)覆蓋面積的最大化［５６］。??畫??０１２３４?５?６?７８９?１０??圖２．５區(qū)域覆蓋??Ｆｉｇ．?２．５?Ａｒｅａ?ｃｏｖｅｒａｇｅ??根據(jù)水文氣象傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)部署方式的不同，覆蓋模型可以分為隨機(jī)性覆蓋和??確定性覆蓋。??（１）隨機(jī)性覆蓋??隨機(jī)性覆蓋是指通過飛機(jī)或者船舶等將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域中，通常??用于環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域，操作簡單并且可以節(jié)省人工成本，但是存在覆蓋盲區(qū)、覆蓋冗余??等問題。同時(shí)由于隨機(jī)性覆蓋無法準(zhǔn)確定位網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的位置，會導(dǎo)致無法及時(shí)感知網(wǎng)絡(luò)??拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，影響網(wǎng)絡(luò)的正常工作。??（２）確定性覆蓋??確定性覆蓋通過人工將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署到指定位置，適用于環(huán)境比較友好區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)??部署。利用確定性覆蓋可以準(zhǔn)確掌握網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的位置，因此確定性覆??蓋的管理比隨機(jī)性覆蓋更加容易。確定性覆蓋中使用的算法可以進(jìn)一步分為：計(jì)算幾何??（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ?Ｇｅｏｍｅｔｒｙ，ＣＧ）、遺傳算法（Ｇｅｎｅｔｉｃ?Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ，ＧＡ）、粒子群優(yōu)化算??法（Ｐａｒｔｉｃｌｅ?Ｓｗａｒｍ?Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ＰＳＯ）等。??－１４?－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]基于能量均衡的水下無線光網(wǎng)絡(luò)路由算法研究[D]. 唐飛.大連理工大學(xué) 2019
[4]基于虛擬力導(dǎo)向的煙花算法水下傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署優(yōu)化研究[D]. 李瑩.遼寧科技大學(xué) 2019
[5]一種通信中繼浮標(biāo)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 母庚鑫.華北水利水電大學(xué) 2018
[6]基于HAP的海洋監(jiān)測傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)部署研究[D]. 劉宇翔.大連海事大學(xué) 2018
[7]高可靠海上無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化研究[D]. 李鑫.大連海事大學(xué) 2017
[8]水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)研究[D]. 張昊.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[9]三維環(huán)境下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋方法研究[D]. 孫振龍.大連理工大學(xué) 2013
[10]船舶減速對其溫室氣體排放的控制研究[D]. 鄭慶功.大連海事大學(xué) 2008



本文編號：3374289