基于单兵的WSN数据传输技术研究

发布时间：2020-03-28 03:53

【摘要】：在未来的信息化战争中,面对愈加复杂的战场环境,我方如果能够提前获取敌方信息就可以先人一步,赢得优势。配备单兵作战系统的战士在机动性和隐蔽性上具有得天独厚的优势,特别适合深入敌后,收集信息。因此,我方可以在侦察区域播撒大量传感器节点,并让分散在各地的单兵也携带传感器节点,形成一个无线传感器网络(WSN),实现单兵与侦察节点之间以及单兵与上级指挥中心之间进行战场态势信息的互连互通。因此,对WSN数据可靠传输技术进行研究有着十分重要的意义。在对WSN的结构、特点以及现阶段数据可靠传输技术进行了分析和总结之后,针对现有数据传输技术存在的不足,确定了本论文的研究思路和目标,并取得了一定研究成果:1、提出了一种基于费马点的单跳移动位置估计路由协议SHMLER,并结合喷泉码进行了实现。SHMLER协议能够让信源节点经由中继节点向两个目的节点发送数据时的距离之和最短,这样不仅降低了数据包传输时延,还通过增加节点冗余的方式提高了节点的容错率。因为单兵是可以移动的,所以针对节点移动状态提出了对应的位置估计路由方案,保证了传输过程中的路由接近最优。在相同的场景下,通过仿真结果可以得出以下结论:(1)采用喷泉码比没有编码的数据包转发成功率更高,传输时延更低;(2)采用SHMLER协议比AODV协议具有更高的吞吐量;(3)随着信源节点发送速率的增加,两个协议的吞吐量差距也随之增加。2、提出了一种基于能量均衡的自适应分层多跳路由协议AHMHR。信源节点在向指挥中心发送数据的过程中,由于距离远、干扰多、衰减大,以及节点随机移动的特性,导致节点的能量负载不均衡,极其可能出现部分节点因能量耗尽而失效的情况。节点失效会造成链路中断和丢包,影响数据传输的可靠性。AHMHR可以通过以下步骤解决上述问题:(1)根据节点初始位置信息自适应地将WSN分成若干簇;(2)根据节点移动位置信息、剩余能量和与簇内其它节点的相对移动速度建立一个簇头选择机制,并建立当前簇头到指挥中心的最优路径;(3)传输数据时,节点先将数据发送给簇头,再由簇头沿着最优路径发送给指挥中心;(4)为了实现WSN生存周期的最大化,簇头会根据需要传输的范围自适应地调整发射功率。仿真结果表明,与LEACH、LEACH-Mobile和CBR-Mobile协议相比,不论节点移动的比例或者移动的速度如何变化,AHMHR都具有更高的数据包传输成功率,具有更低的传输时延和传输能耗。因此,该协议能够很好地实现节点之间的能量均衡,延长WSN的生存周期。
【图文】：

示意图,多播,场景,方案

第三章基于费马点的单跳移动位置估计路由协议35图3.16 多播方案场景示意图3.5.1 静态多播方案的仿真与分析方案一中的所有节点假设是静止不动的，在进行仿真之前，首先根据信源节点mobile_node_0、目的节点 mobile_node_16 和 mobile_node_26 三个节点的位置坐标计算出费马点的位置，然后以费马点位置为圆心、200m 为半径建立一个费马圆，最后选取费马圆内最靠近费马点位置的节点作为中继节点，即图中的 mobile_node_14，负责接收信源节点发送的数据包并转发给两个目的节点。对方案一进行仿真时，信源节点首先对原始信息长度 k 2500比特的数据进行编码，编码后码长 n 5000
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5;TP212.9

【参考文献】