無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks,WSNs）是一種由大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過單跳或者多跳的方式進(jìn)行協(xié)同感知而構(gòu)成的自組織網(wǎng)絡(luò),目前已被成功應(yīng)用于軍事、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測(cè)等眾多領(lǐng)域。近年來(lái),更加貼近實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的三維覆蓋成為了當(dāng)下的一個(gè)研究熱點(diǎn)。然而,傳統(tǒng)二維平面中所研究的覆蓋方法在現(xiàn)實(shí)三維物理世界中應(yīng)用時(shí)漏洞百出,并且大部分算法僅僅考慮網(wǎng)絡(luò)覆蓋率而忽略了網(wǎng)絡(luò)能耗的問題,或者僅僅考慮網(wǎng)絡(luò)生命周期而不能對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行覆蓋。為此,本文對(duì)三維環(huán)境下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)部署以及覆蓋優(yōu)化問題先后展開了以下研究:（1）針對(duì)無(wú)線鏈路感知中的節(jié)點(diǎn)部署問題提出了一種鏈路模型下無(wú)源感知系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的三維覆蓋部署方法。首先構(gòu)建了3D-WSN中的鏈路覆蓋模型,將傳統(tǒng)的平面覆蓋拓展到空間覆蓋,以及將傳統(tǒng)的圓盤感知模型拓展為更加切合實(shí)際的鏈路模型。其次,依據(jù)該模型的感知范圍設(shè)計(jì)了基于立方體的三維網(wǎng)絡(luò)覆蓋率計(jì)算方法。在此基礎(chǔ)上結(jié)合并改進(jìn)了傳統(tǒng)的遺傳算法以及粒子群算法,較快的得到節(jié)點(diǎn)的部署位置,以此來(lái)解決無(wú)線鏈路感知中節(jié)點(diǎn)的三維覆蓋部署問題。仿真結(jié)果表明,所提方法可以提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率并且可... 

【文章來(lái)源】：西北師范大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

三維布爾模型

西北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文8圖2-1三維布爾模型(2)概率模型布爾感知模型雖然為我們的覆蓋問題研究提供了一些思路，但由于沒有考慮到信號(hào)實(shí)際傳播過程中的衰減以及誤差等因素，因而該模型顯得過于簡(jiǎn)單并且不切合實(shí)際。因此我們選擇了在感知能力、信號(hào)傳輸?shù)确矫娓淤N近情況的概率模型，同樣對(duì)概率模型同樣在三維空間中進(jìn)行了擴(kuò)展后如圖2-2所示，節(jié)點(diǎn)s感知到入侵者a的概率表示為：1,,(,),,0,,ssssdsaRrpsaeRrdsaRrdsaRr（2-3）式中：sR表示的是節(jié)點(diǎn)的最大感知半徑，r用于衡量節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的波動(dòng)范圍。參數(shù),sdsaRr，和表示監(jiān)測(cè)目標(biāo)位于圖中藍(lán)色以及黃色區(qū)域時(shí)節(jié)點(diǎn)的感知概率。圖2-2三維概率模型(3)鏈路模型

第2章三維無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)理論研究9鏈路覆蓋模型源自無(wú)源定位的研究，定位系統(tǒng)通過人的存在對(duì)無(wú)線傳輸信道的影響來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位。這就給我們研究覆蓋問題提供了一種新的覆蓋模型，通過檢查無(wú)線鏈路上信號(hào)的RSSI值來(lái)感知人的存在，我們稱之為鏈路覆蓋模型。早期的研究表明一條無(wú)線鏈路的感知區(qū)域可由一個(gè)焦點(diǎn)位置在接收節(jié)點(diǎn)和發(fā)送節(jié)點(diǎn)位置的橢圓來(lái)近似，本文中在三維空間擴(kuò)展后的三維鏈路模型如圖2-3所示。圖2-3三維鏈路模型人出現(xiàn)在橢球體感知區(qū)域內(nèi)可以被感知到，出現(xiàn)在橢球體外不能被監(jiān)測(cè)到。在由發(fā)送節(jié)點(diǎn)s和接收節(jié)點(diǎn)r組成的無(wú)線鏈路感知區(qū)域內(nèi)，監(jiān)測(cè)目標(biāo)t被覆蓋監(jiān)測(cè)時(shí)滿足:d(s,t)d(r,t)2（2-4）其中d()表示歐式距離，2為橢球體的長(zhǎng)軸，并且通常情況下2要小于無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的通信半徑。另外，一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)可以與周圍多個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)形成鏈路監(jiān)測(cè)單元。2.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋方法分類節(jié)點(diǎn)部署和覆蓋優(yōu)化作為WSNs中的基本問題，由于人們對(duì)WSNs覆蓋這一基本問題的極大興趣，許多覆蓋協(xié)議相繼被國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究者提出。然而，在不同的場(chǎng)景中通常會(huì)有不同的應(yīng)用需求，這也就導(dǎo)致了節(jié)點(diǎn)部署方式、網(wǎng)絡(luò)能耗以及網(wǎng)絡(luò)生命周期等方面的不同，進(jìn)而產(chǎn)生了不同的覆蓋方法分類標(biāo)準(zhǔn)。在本節(jié)中，我們根據(jù)國(guó)內(nèi)外最新相關(guān)研究成果對(duì)不同分類標(biāo)準(zhǔn)下的覆蓋方法進(jìn)行了介紹。2.2.1基于系統(tǒng)模型的分類基于網(wǎng)絡(luò)中所采用的系統(tǒng)模型對(duì)覆蓋策略進(jìn)行分類，系統(tǒng)模型可以分為以下四類：位置感知、能否移動(dòng)、部署模式和感知類型。其中，位置感知指的是節(jié)點(diǎn)能否定位自身的位置，根據(jù)該類標(biāo)準(zhǔn)可分為傳感器位置感知和傳感器位置不感知。根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)是否能在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行移動(dòng)也可


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