无线传感器网络覆盖理论与资源优化研究

发布时间：2016-11-14 14:56

  本文关键词：无线网络控制系统中的资源优化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《浙江大学》 2012年

无线传感器网络覆盖理论与资源优化研究

贺诗波  

【摘要】：随着传感器技术、计算技术、通信技术和微电子技术的迅猛发展,集信息感知、信息处理和信息传输于一体的多技术融合的领域——无线传感器网络——逐步进入人们的视野。经过十余年的发展,无线传感器网络被广泛用于环境监测、电子医疗、农牧业应用和智能电网等多个领域。随着世界范围内物联网产业的迅猛发展,无线传感器网络正渗透到人们生活的方方面面,改善着人们工作和生活方式。 学术界和工业界对无线传感器网络的巨大前景极为重视,纷纷投入人力物力进行科学研究。覆盖问题作为无线传感器网络中的基本问题之一,一直是研究者重点研究的对象。现有研究往往从一般网络设计的角度来解决覆盖问题。然而覆盖关注的是网络对部署区域的感知质量,不同的应用有不同的感知质量要求,因此一般意义下的覆盖问题求解方法用在一些具体场景中往往会偏于保守。基于这个思想,本文结合国际上最新科研成果,考虑各种场景中的覆盖理论和资源优化问题,针对具体的应用提出相应的求解算法。本文的主要贡献有如下几个方面： 1)针对静态传感器网络中随机事件有效捕获问题,提出了(q,p)周期性节点调度机制,并通过最优化理论分别为同步网络、异步网络和区域同步网络得出了最优的周期调度(q*.p*)方案。在此基础上进一步提出了节点协同休眠算法用来进一步减少网络中的冗余节点数目。 2)针对静态传感器网络中数据相关情形下的覆盖问题,提出了基于贝叶斯推理的截断贪婪算法来求解问题,并理论证明了得到的解与最优解之间的界。由于无线传感器网络的分布式特性,进一步提出了一个分布式算法,并理论证明了该分布式算法能得到与集中式算法一样的覆盖性能。 3)针对移动传感器网络中随机事件有效捕获问题,研究了节点移动性与事件捕获性能之间的折中平衡关系。引进了一个节点移动能耗模型,提出了一个能量使用的有效性指标,并分析了不同效用函数下该指标的解析表达式。 4)针对代价有效的栅栏覆盖问题,设计了一个周期调度算法。在此基础上提出联合利用节点的移动性和侵入者到达信息来提高栅栏覆盖性能,设计了节点协同巡逻算法SCP,并理论分析了其性能。提出了与集中式算法SCP相应的两个分布式算法S-DSCP和G-DSCP。 5)针对相关感知数据的能量有效传输问题,采取了综合的跨层优化途径来求解问题,通过并行计算、最优化和拉格朗日对偶分解理论提出了一个分布式的算法来求解此问题,并理论证明了算法的收敛性和最优性。 最后对全文进行了总结,并讨论了进一步的研究工作。

【关键词】：
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 周则顺;无线传感器网络覆盖与连通优化算法的研究[D];武汉理工大学;2013年

2 闫敬;无线传感器/执行器网络中目标捕获的控制策略研究[D];燕山大学;2013年

3 忻克非;无线网络控制系统中的资源优化研究[D];浙江大学;2014年

4 王志波;基于无线传感器网络的目标检测与跟踪研究[D];浙江大学;2014年

5 周欢;机会移动网络中的数据传输机制研究[D];浙江大学;2014年

6 何建平;基于一致性的无线传感器网络时钟同步算法研究[D];浙江大学;2013年

7 任祝;能量受限的传感器调度问题研究[D];浙江大学;2013年

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 陈树勇;宋书芳;李兰欣;沈杰;;智能电网技术综述[J];电网技术;2009年08期

2 李娜;陈晰;吴帆;李祥珍;;面向智能电网的物联网信息聚合技术[J];信息通信技术;2010年02期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 范家璐;机会移动网络建模与应用研究[D];浙江大学;2011年

2 曹向辉;无线传感器/执行器网络的体系结构与算法研究[D];浙江大学;2011年

3 张建辉;无线传感器网络拓扑控制研究[D];浙江大学;2008年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 夏泽举;;用电信息采集系统实用化关键问题及探讨[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年S1期

2 汪永华;王正风;;基于SCADA/EMS的负荷实测与网损在线计算的研究与应用[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年S1期

3 黄少雄;黄太贵;李端超;程栩;;智能变电站信息一体化平台建设方案研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年S1期

4 王正风;高涛;;智能电网调度运行面临的关键技术研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年S1期

5 王正风;高涛;;智能电网及国内外发展概述[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年S1期

6 赵争鸣;邹高域;;大容量电力电子应用系统及其关键问题综述[J];大功率变流技术;2010年02期

7 王晓丰;;关于智能电网中的通信传输技术分析[J];才智;2012年02期

8 袁瑶;刘奭昕;王晓曦;张龙斌;;我国智能电网规划现阶段研究与应用[J];长春工程学院学报(自然科学版);2010年04期

9 刘俊勇;刘继春;吕林;;新北川智能电网设计[J];电力科学与技术学报;2010年01期

10 朱全胜;孙怡;李卫东;;智能电网控制中心显示平台的展望[J];电力科学与技术学报;2010年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 夏泽举;;用电信息采集系统实用化关键问题及探讨[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年

2 汪永华;王正风;;基于SCADA/EMS的负荷实测与网损在线计算的研究与应用[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年

3 黄少雄;黄太贵;李端超;程栩;;智能变电站信息一体化平台建设方案研究[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年

4 王正风;高涛;;智能电网调度运行面临的关键技术研究[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年

5 王正风;高涛;;智能电网及国内外发展概述[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年

6 钱泽文;王克俭;;浅析智能电网建设输电环节的关键技术[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年

7 邹立峰;周海;熊志全;司大军;龚伟志;信赢;;电网三相短路试验与35kV超导限流器限流效果分析[A];2010年云南电力技术论坛论文集（优秀论文部分）[C];2010年

8 张亚萍;李煜浩;曹琥;尹琼;张超;;基于智能配网的智能化配电柜的设计[A];2011年云南电力技术论坛论文集（入选部分）[C];2011年

9 王家华;张艳杰;;物联网在智能电网中的应用[A];2011年云南电力技术论坛论文集（入选部分）[C];2011年

10 韩玫;张筱慧;;智能小区配电系统技术概述[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 张晋;无线传感器网络覆盖控制算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 钱军;考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究[D];湖南大学;2010年

3 唐慧;区域电网智能化发展水平综合评价研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

4 傅砾;电网工程绿色设计集成化管理研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

5 杨彦;基于博弈论的考虑输电网络约束电力市场均衡分析[D];华南理工大学;2011年

6 张刚;促进我国智能电网发展的政府责任分析[D];财政部财政科学研究所;2011年

7 郭景涛;面向智能电网AMI的网络计量关键技术与用户用电数据挖掘研究[D];天津大学;2012年

8 蒲海涛;物联网环境下基于上下文感知的智能交互关键技术研究[D];山东科技大学;2011年

9 段玉兵;微电网潮流分析与柔性控制技术研究[D];山东大学;2011年

10 石焕;功率驱动移动智能体网络的同步分析与控制[D];浙江大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张维;基于ARM7的配电变电所和开闭所RTU研究[D];山东科技大学;2010年

2 于俊涛;惠州智能电网用户侧营配一体化发展研究[D];华南理工大学;2010年

3 蒋昭婷;电力线载波通信中的动态路由算法研究[D];浙江大学;2011年

4 宋南;基于电能信息的电表现场校验状态分析研究[D];浙江大学;2011年

5 袁学重;电能计量消隐改造工程项目管理研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

6 王东升;面向智能电网愿景的企业信息化建设研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

7 赵小彬;面向智能电网的变电站智能运营平台建设[D];华北电力大学（北京）;2011年

8 李昊炅;智能变电站二次系统优化及应用研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

9 张茜茹;智能变电站主要设备的全寿命周期管理[D];华北电力大学（北京）;2011年

10 陈立忠;可再生能源发展对电网管理体制的影响研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

【同被引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙其博;刘杰;黎羴;范春晓;孙娟娟;;物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J];北京邮电大学学报;2010年03期

2 冯秀芳;高海燕;;无线传感器网络时间同步技术研究[J];电脑开发与应用;2011年05期

3 徐世武;王平;黄晞;施文灶;徐雄伟;;无线传感网络时间同步研究进展与分析[J];单片机与嵌入式系统应用;2011年05期

4 屈玉贵;蔺智挺;赵保华;;无线传感器网络的WPCS覆盖策略[J];电子与信息学报;2007年04期

5 黄卜夫,熊蓉,黄琪,吴明光;基于视觉足球机器人无线通讯子系统的设计[J];工程设计学报(机械·设备和仪器的开发技术);2002年05期

6 杨一平;刘先省;常向魁;李雪静;;无线传感器网络中覆盖区划分的研究[J];河南大学学报(自然科学版);2008年04期

7 毛宇峰;庞永杰;李晔;曾文静;;速度矢量坐标系下水下机器人动态避障方法[J];哈尔滨工程大学学报;2010年02期

8 Mohammad Shahidul Hasan;Christopher Harding;Alison Griffiths;;Modeling Delay and Packet Drop in Networked Control Systems Using Network Simulator NS2[J];International Journal of Automation and Computing;2005年02期

9 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,刘巍,赵泽;无线传感器网络研究进展[J];计算机研究与发展;2005年01期

10 崔逊学;方红雨;朱徐来;;传感器网络定位问题的概率特征[J];计算机研究与发展;2007年04期

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 彭敏;延迟容忍网络中移动模型与路由技术研究[D];中国科学技术大学;2010年

2 李鸿斌;面向目标跟踪的移动无线传感器协作算法研究[D];浙江大学;2010年

3 孙晓艳;无线传感器网络目标跟踪问题研究[D];西安电子科技大学;2011年

4 于海征;容迟网络路由协议及可靠性研究[D];西安电子科技大学;2011年

5 王欣;容迟/容断移动自组织网络路由技术研究[D];天津大学;2010年

6 李明;异构传感器网络覆盖算法研究[D];重庆大学;2011年

7 汪祥莉;无线传感器网络中高能效路由技术的研究[D];武汉理工大学;2011年

8 曹向辉;无线传感器/执行器网络的体系结构与算法研究[D];浙江大学;2011年

9 张建辉;无线传感器网络拓扑控制研究[D];浙江大学;2008年

10 袁久银;无线传感器网络节点能量均衡策略及控制算法研究[D];重庆大学;2009年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 钱照明;;我国电力电子与电力传动发展的大好机遇[J];变频器世界;2008年07期

2 张建辉;申兴发;陈积明;孙优贤;;基于PID算法的无线传感器网络传输功率控制研究[J];传感技术学报;2007年01期

3 柳明;何光宇;沈沉;卢强;;IECSA项目介绍[J];电力系统自动化;2006年13期

4 姚建国;杨胜春;高宗和;杨志宏;;电网调度自动化系统发展趋势展望[J];电力系统自动化;2007年13期

5 鲁宗相;王彩霞;闵勇;周双喜;吕金祥;王云波;;微电网研究综述[J];电力系统自动化;2007年19期

6 丁道齐;;一体化的电力与通信系统体系结构[J];电力系统通信;2008年01期

7 刘新东;江全元;曹一家;;基于广域测量数据的快速暂态仿真技术[J];电力自动化设备;2009年01期

8 杨胜春;姚建国;高宗和;杨志宏;;基于调度大二次系统的智能化电网调度辅助决策的研究[J];电网技术;2006年S2期

9 任江波;郭志忠;;电网自愈控制中的状态估计模式研究[J];电网技术;2007年03期

10 迟永宁;刘燕华;王伟胜;陈默子;戴慧珠;;风电接入对电力系统的影响[J];电网技术;2007年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张建辉;无线传感器网络拓扑控制研究[D];浙江大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 缪迪;基于Zigbee的无线传感器网络硬件设计及应用[D];浙江大学;2010年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙利民;叶驰;廖勇;;传感器网络的路由机制[J];计算机科学;2004年03期

2 姚向华;韩九强;;传感器网络中的传感器配置问题研究[J];信息与控制;2006年02期

3 陈红;肖军;苏洁;;基于DSP的动态传感器网络实验平台的设计和开发[J];信息与控制;2006年02期

4 刘媛;邴志刚;;基于RFID的智能仓储管理系统的研发[J];天津工程师范学院学报;2006年03期

5 李凯;;无线传感器网络协议与研究[J];中国科技信息;2007年04期

6 王日俊;刘峰;凌国宇;周金龙;;浅谈传感器的发展[J];甘肃科技纵横;2007年03期

7 丰少伟;彭鹏菲;程远国;;传感器网络的数据查询处理技术研究[J];舰船电子工程;2008年01期

8 肖德琴;冯健昭;周权;杨波;;基于高斯分布的传感器网络信誉模型[J];通信学报;2008年03期

9 张玲玉;张玉峰;李凤霞;李丽敏;;用于智能交通系统的无线传感器网络[J];硅谷;2009年15期

10 胡博;沈军;;空降作战中传感器网络需求分析[J];国防科技;2009年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 谢志军;陈红;;传感器网络中能量高效的聚集算法研究[A];第二十四届中国数据库学术会议论文集（研究报告篇）[C];2007年

2 解婷婷;樊小泊;陈红;;传感器网络中基于动态线路的连续查询处理[A];第二十三届中国数据库学术会议论文集（技术报告篇）[C];2006年

3 程时端;;传感器网络[A];中国通信学会信息通信网络技术委员会2004年年会论文集[C];2004年

4 谢志军;陈红;;传感器网络中能量高效的区域连接算法研究[A];第二十四届中国数据库学术会议论文集（研究报告篇）[C];2007年

5 姚剑波;;无线Mesh传感器网络中的位置隐私[A];全国第20届计算机技术与应用学术会议（CACIS·2009）暨全国第1届安全关键技术与应用学术会议论文集（上册）[C];2009年

6 纪守领;李金宝;;基于公共子树缓存的传感器网络查询技术研究[A];第26届中国数据库学术会议论文集（B辑）[C];2009年

7 曾加;慕春棣;胡建斌;;基于博弈论的传感器网络能量平衡路由[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

8 石为人;张阳;邓鹏程;;传感器网络局部时间同步协议研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

9 张和生;潘成;杨军;贾利民;董宏辉;梁玉庆;梁乙朝;;一种面向交通状态获取传感器网络体系结构的设计与实现[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

10 房栋;李宇;尹力;黄海宁;;水声传感器网络MAC协议研究与实现[A];2009年全国水声学学术交流暨水声学分会换届改选会议论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 杨志杰;[N];中国建设报;2010年

2 布轩;[N];中国电子报;2009年

3 许泳;[N];计算机世界;2007年

4 记者 过国忠　通讯员 王楠;[N];科技日报;2010年

5 ;[N];网络世界;2006年

6 记者 过国忠;[N];科技日报;2011年

7 本报记者 吴磊;[N];通信产业报;2009年

8 工业和信息化部 通信科技委委员 侯自强;[N];计算机世界;2009年

9 本报记者 韩义雷　过国忠;[N];科技日报;2009年

10 通讯员　 张兰 记者　 赵凤华;[N];科技日报;2005年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 罗汉江;海洋监测传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年

2 王越超;中高速传感器网络服务质量保障关键技术研究[D];广东工业大学;2012年

3 张可;无线移动自组织及传感器网络中若干问题的研究[D];电子科技大学;2010年

4 匡哲君;无线传感器网络节能策略的研究[D];吉林大学;2014年

5 吴晓培;传感器网络的部署以及节能研究[D];电子科技大学;2012年

6 易叶青;传感器网络中基于数字水印的安全数据收集机制[D];湖南大学;2011年

7 张晓丽;光纤结构健康监测系统及其传感器网络可靠性研究[D];南京航空航天大学;2012年

8 郜帅;移动传感器网络高效数据收集机制研究[D];北京交通大学;2010年

9 崔筱宁;基于传感器网络的扩散型事件监测技术研究[D];中国科学技术大学;2010年

10 解文斌;面向监测应用的传感器网络关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘斌;跨层优化技术在传感器网络中的研究与应用[D];太原理工大学;2011年

2 李白莉;改进DV-Hop算法在随机传感器网络中的应用研究[D];太原科技大学;2011年

3 刘广;基于NS2的无线多媒体传感器网络多路径路由算法仿真与实现[D];陕西师范大学;2010年

4 沈昊为;传感器网络中基于Voronoi网格的快速覆盖判定算法研究[D];湖南大学;2010年

5 彭蓓雷;基于低时延和区分服务的中高速传感器网络QoS保证MAC协议研究[D];广东工业大学;2011年

6 沈卓;基于虚拟MIMO的无线温室测控系统传感器网络结构研究[D];江苏大学;2010年

7 王岩;基于流场守恒律模型的传感器网络路由技术研究[D];南京理工大学;2010年

8 王肯生;电力载波传感器网络路由算法的研究[D];中国石油大学;2010年

9 何鎏;基于嵌入式系统和现场总线的多参量传感器网络研究[D];上海交通大学;2011年

10 张军;非均匀无线多媒体传感器网络路由算法及其仿真与研究[D];陕西师范大学;2010年

  本文关键词：无线网络控制系统中的资源优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：174372