三维水下无线传感器网络k-覆盖控制技术研究
本文关键词：三维水下无线传感器网络k-覆盖控制技术研究
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【摘要】：无线传感器网络(WSNs)的覆盖能力是考察该网络服务质量(Qos)的重要指标之一。而水下传感器网络(UWSNs)作为其一个重要的分支应用领域,其覆盖控制的研究对于水下网络空间资源的合理分配,更好地完成信息获取、环境感知任务以及提高水下传感网络的生存能力都具有重大意义。针对三维水下区域的覆盖问题,其不同区域的不同k-覆盖问题鲜有研究。本论文针对UWSNs相异k-覆盖需求区域的覆盖优化部署这一研究方向,基于浮标、锚、与浮标通过有线电缆连接通信的水下传感器这一水下传感网模型,完成了以下研究工作:(1)通过理论推导与仿真模拟研究了相异k-覆盖需求区域所需的节点数下限,得到了较前人成果性价比显著提高的结果(同样覆盖效果情况下更低的节点部署数量下限值)。(2)通过改进经典虚拟力算法(VFA),提出了基于相异k-覆盖需求的改进虚拟力算法k-ERVFA。通过仿真,该算法相比改进至3D情况的同样针对k-覆盖的CLA-EDS算法、改进的针对k-覆盖的IDCA算法以及经典VFA算法,在相同实验环境,相同最大迭代次数和相同节点数情况下,算法的3-覆盖率与2-覆盖率得到显著提高,1-覆盖率仅微小下降,可见,算法达到了较好的相异k-覆盖需求部署效果,对高k值覆盖尤其显著。另外,算法的集中式部署特性使其节点成本与网络通信开销更低,更为简单易实施。(3)通过理论证明,将k值推广至一般情况,证明了k-ERVFA算法的正确性、有效性与一般普适性,与仿真结果相符。同时,针对仿真参数r、△lmax与Nmax对于算法运行效果的影响进行了取值与灵敏度分析与讨论,得到了若干具有实际意义的结论,同时证明了部署冗余度参数θ(k,?)拥有较小的常数取值范围,保证了(1)中部署方式的成本可控性。(4)本论文同时考虑了k-ERVFA算法的改进与推广,并将该算法拓展至“k-覆盖需求时变”等一般情况,分析表明k-ERVFA算法易扩展,鲁棒性与普适性良好。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.3;TP212.9
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