无线传感器网络应用若干关键问题研究

发布时间：2016-08-07 04:17

  本文关键词：无线传感器网络应用若干关键问题研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《南京邮电大学》 2011年

无线传感器网络应用若干关键问题研究

黄晓  

【摘要】：集成了传感器技术、微机电系统(MEMS)技术、无线通信技术和分布式信息处理技术的无线传感器网络(WSN)是当前信息技术的前沿之一。目前,无线传感器网络是一种廉价、方便的信息采集方法,尤其是在敌对和恶劣的网络应用环境下,传统的方法代价高昂因而几乎无法使用,如战场的生存性应用、恶劣环境的监测应用、安全相关的应用以及灾难管理等应用,无线传感器网络都显示了巨大的应用价值。在这些应用中,传感器往往是随机部署在监测区域,我们希望传感器一直正常工作直到其能量耗尽为止。 无线传感器网络部署之后,传感器节点采集现实世界中诸如热、光或者某个监测对象的相关物理信息,对于传感器网络中各个节点,都通过自身的传感电路来感知监测对象的相关信息,从而获取原始数据,然后通过一类称为基站的特殊节点经过汇聚和融合等相应处理,最后由基站传送到外界的控制中心进行最后处理。 目前,无线传感器网络已经在很多方面得到了应用,如环境监测、森林防火、灾难急救、候鸟迁徙跟踪、军事情报收集、无线定位等。与固定网络一样,无线传感器网络广泛、有效地应用取决于安全的网络协议、有效的定位、连通方案以及高效、节能的网络路由形成机制等诸多限制性问题的有效解决。 本论文针对无线传感器网络安全中的定位认证技术、覆盖连通性技术和自适应路由拓扑技术等关键问题进行研究并设计开发出相关的研究成果,并对研究成果进行了详细的分析及讨论。 论文的主要章节以及研究内容具体如下: 第1章主要介绍了无线传感器网络的特点及应用,在目前情况下,无线传感器网络应用所面临的制约因素,从而引出本论文研究的动机和意义。 第2章从无线传感器网络系统、应用、网络安全等三个方面论述了目前无线传感器网络所面临的关键问题;其中,主要论述了无线传感器网络在应用方面存在的问题,突出了本文的研究重点。 第3章介绍了无线传感器网络的定位系统,剖析了其各组成部分以及所面临的安全威胁,在此基础上,提出了一种基于身份的安全定位认证方案,该认证方案能够有效地运用在定位系统的各个部分。 第4章针对无线传感器网络部署区域内,由于通信障碍和其他一些因素产生的某些节点无法与网络通信的情况,给出了一种使用节点代理解决监测区域内节点通信不可达的方案,并基于一般意义的网络系统模型提出了一种探测覆盖区域内节点连通性的算法,分析和测试结果表明了该方案具有一定的有效性及先进性。 第5章在介绍了无线传感器网络特征的基础上,研究一种基于自适应的网络节点路由形成机制。通过该机制所构造的路由协议算法具有高效、合理的特点。对该机制所进行的理论和应用分析表明,所构造的网络路由可以提高无线传感器网络的平均寿命,并且可以使网络数据传输具有高效、可靠的特点。 第6章在前几章研究结果的基础上,进行了全文的总结并对无线传感器网络应用关键技术的进一步研究方向和发展趋势进行了展望。 全文的研究成果及创新总结如下: 基于身份的节点定位认证方案:无线传感器网络自身的能量、处理能力以及带宽方面的局限性使得一些有效的高资源消耗技术,如加密、检测和位置认证等技术在无线传感器网络的网络定位中难以获得有效应用。本文在介绍了无线传感器网络的定位系统,并剖析其各组成部分所面临的安全威胁的基础上,提出了一种基于身份的安全定位认证方案,该认证方案能够有效地运用在定位系统的各个部分。安全性分析验证了该方案能够有效地阻止针对定位系统各种形式的网络攻击。对相关方案的性能分析和比较表明,所提出的方案在网络资源消耗、有效性和可实现方面都比较适合无线传感器网络。 基于代理的无线传感器网络覆盖连通性方案:针对无线传感器网络部署区域由于通信障碍和其他一些因素产生的某些节点无法与网络通信的情况,给出了一种使用代理节点解决监测区域内节点通信不可达的方案,并基于一般意义的网络系统模型提出了一种探测覆盖区域内节点连通性的算法:基于深度探测的节点覆盖连通性判定算法DBDAFNCJ。节点连通性分析和仿真实验结果表明节点代理方案可以很好地改善节点部署区域内节点通信不可达的情况,同时表明DBDAFNCJ算法可以高效、准确地获悉部署区域内节点连通性的情况。 基于自适应的无线传感器网络路由机制:无线传感器网络由于其自身计算资源、能量及带宽的局限性从而使得如何寻找合适的路由问题变得很关键。本文研究了基于自适应的传感器网络节点路由机制,该机制通过节点自身的剩余能量及相邻节点的成簇密度决定网络的路由形成方式,所构造的路由具有高效、合理的特点。理论和应用分析表明,所提出自适应路由机制可以提高网络的平均寿命,使网络数据传输更加高效、可靠。

【关键词】：
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TN918.82;TP212.9
【目录】：

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1 周贤伟;孙晓辉;覃伯平;;无线传感器网络密钥管理方案的研究[J];计算机应用研究;2007年01期

2 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

3 苏忠;林闯;封富君;任丰原;;无线传感器网络密钥管理的方案和协议[J];软件学报;2007年05期

4 毛莺池;冯国富;陈力军;陈道蓄;;与位置无关的无线传感器网络连通性覆盖协议[J];软件学报;2007年07期

5 唐勇;周明天;张欣;;无线传感器网络路由协议研究进展[J];软件学报;2006年03期

6 王福豹,史龙,任丰原;无线传感器网络中的自身定位系统和算法[J];软件学报;2005年05期

7 赵晨;何波;王睿;;基于射频CC2420实现的ZigBee通信设计[J];微计算机信息;2007年02期

8 余雷;;基于RFID电子标签的物联网物流管理系统[J];微计算机信息;2006年02期

【共引文献】

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1 戴晓华;王智;蒋鹏;夏锋;孙优贤;;无线传感器网络智能信息处理研究[J];传感技术学报;2006年01期

2 李春杰;刘瑞霞;王继志;;基于无线传感器网络的监控平台设计[J];传感技术学报;2006年01期

3 覃伯平;周贤伟;杨军;宋存义;;无线传感器网络的安全路由技术研究[J];传感技术学报;2006年01期

4 覃伯平;周贤伟;杨军;;无线传感器网络中密钥管理方案的综合评估[J];传感技术学报;2006年03期

5 覃伯平;周贤伟;杨军;李晓勤;;基于无线传感器网络路由协议的安全机制研究[J];传感技术学报;2006年04期

6 陈积明;林瑞仲;孙优贤;;无线传感器网络通信体系研究[J];传感技术学报;2006年04期

7 李光辉;赵军;王智;;基于无线传感器网络的森林火灾监测预警系统[J];传感技术学报;2006年06期

8 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

9 于宁;万江文;吴银锋;;无线传感器网络定位算法研究[J];传感技术学报;2007年01期

10 王国军;王田;贾维嘉;;无线传感器网络中一种基于行进启发的地理位置路由[J];传感技术学报;2007年02期

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1 李雄伟;杨义先;周希元;;无线传感器网络路由协议安全性研究[A];2005年信息与通信领域博士后学术会议论文集[C];2005年

2 蔺智挺;赵保华;屈玉贵;柏荣刚;;无线传感器网络的动态树型结构[A];2006年全国通信软件学术会议论文集[C];2006年

3 金鑫;;一种改进型无线传感器网络质心定位算法[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集（下册）[C];2008年

4 周宇;高健飞;;一种基于生成树的无线传感器网络低能耗路由算法[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集（下册）[C];2008年

5 彭刚;刘戎;王方年;孙广义;;无线传感器网络研究概述[A];广西计算机学会2007年年会论文集[C];2007年

6 李凤保;;无线传感器网络技术综述[A];四川省电子学会传感技术第九届学术年会论文集[C];2005年

7 罗海勇;李锦涛;杜刚;赵方;;基于权值的MAXDEV无线传感器网络定位算法研究[A];第二届和谐人机环境联合学术会议(HHME2006)——第2届中国普适计算学术会议(PCC'06)论文集[C];2006年

8 叶宁;王汝传;陈志;;一种基于传感器网络的普适计算数据流挖掘算法[A];第三届和谐人机环境联合学术会议（HHME2007）论文集[C];2007年

9 陈曦;冯瑞;张卫;;面向上层应用的传感网数据过滤方法[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年

10 蒋惠萍;刘书华;贾云得;;基于测距技术的星球表面移动节点自主定位算法[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第四届学术年会论文集[C];2007年

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1 潘晏涛;无线传感器网络生存时间优化问题研究[D];国防科学技术大学;2006年

2 周颖;无线传感器网络拓扑控制研究[D];武汉理工大学;2007年

3 林瑞仲;面向目标跟踪的无线传感器网络研究[D];浙江大学;2005年

4 李晓毅;EIMN传感器网络的理论基础与无线远程图像监视系统技术研究[D];重庆大学;2004年

5 尹长青;无线自组网络若干技术的研究[D];复旦大学;2004年

6 苏羽;传感器网络中的无尺度路由问题[D];东北大学;2005年

7 张卿;无线自组网中节能相关若干关键问题研究[D];复旦大学;2005年

8 郑增威;基于能量高效的传感器网络路由算法研究[D];浙江大学;2005年

9 刘晖;地球空间信息网格及其在连续运行参考站网格中的应用研究[D];武汉大学;2005年

10 袁勇;无线传感器网络节能传输技术研究[D];华中科技大学;2005年

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1 邓皓;危险场所动目标定位方法与跟踪技术研究[D];重庆大学;2007年

2 温阳;基于能量的无线传感器网络路由协议的研究[D];河北工业大学;2007年

3 田丰民;基于小波分解的无线传感器网络动态功率管理[D];西南交通大学;2005年

4 舒镇;定向扩散法的实现和改进[D];大连理工大学;2005年

5 岳文剑;基于传感网络的交通数据采集平台研究[D];大连理工大学;2005年

6 赵宁;嵌入式Web传感器软件系统的研究与设计[D];西北工业大学;2005年

7 王春;无线传感器网络路由协议的设计与仿真[D];电子科技大学;2004年

8 徐金星;无线传感器网络研究与设计[D];浙江大学;2005年

9 张锦;传感器网络中基于位置信息的路由算法研究[D];湖南大学;2005年

10 赵芸;基于传感器网络的数据转发算法的研究[D];电子科技大学;2005年

【同被引文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 安自强;赵俊锋;;基于DOM的XML解析与应用[J];承德石油高等专科学校学报;2006年04期

2 王晓武,石宏;应用系统需求调研与分析方法[J];计算机应用研究;2004年03期

3 柳立峰,邹仕洪,张雷,程时端;基于概率覆盖模型的无线传感器网络密度控制算法[J];北京邮电大学学报;2005年04期

4 张周;周剑扬;闫沫;;ZigBee在智能家居系统中的应用研究[J];工业控制计算机;2006年12期

5 张宏怡;韩建松;;蚁群算法优化策略及其仿真研究[J];计算机工程与应用;2006年25期

6 陈烨;带杂交算子的蚁群算法[J];计算机工程;2001年12期

7 赵军;裴庆祺;徐展琦;;无线传感器网络近似三角形内点测试定位算法[J];计算机工程;2007年05期

8 詹士昌,徐婕,吴俊;蚁群算法中有关算法参数的最优选择[J];科技通报;2003年05期

9 马溪骏;潘若愚;杨善林;;基于信息素递减的蚁群算法[J];系统仿真学报;2006年11期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 贺广武;基于嵌入式Linux远动数据采集系统的研究与设计[D];南京理工大学;2006年

2 杨学;GPRS在配电网监控及信息管理系统中的应用研究[D];华北电力大学（河北）;2007年

3 杜鹃;手机信息界面设计研究[D];武汉理工大学;2007年

4 佘勇;聚电解质电阻型湿敏材料及薄膜湿度传感器[D];浙江大学;2003年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 覃伯平;周贤伟;杨军;宋存义;;无线传感器网络的安全路由技术研究[J];传感技术学报;2006年01期

2 覃伯平;周贤伟;杨军;李晓勤;;基于无线传感器网络路由协议的安全机制研究[J];传感技术学报;2006年04期

3 于宁;万江文;吴银锋;;无线传感器网络定位算法研究[J];传感技术学报;2007年01期

4 陈万明;梅涛;孟庆虎;梁华为;刘玉枚;;无线传感器网络中一种基于多维定标的迭代定位算法[J];传感技术学报;2007年05期

5 江修波;ZigBee技术及其应用[J];低压电器;2005年07期

6 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

7 陈维克;李文锋;首珩;袁兵;;基于RSSI的无线传感器网络加权质心定位算法[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2006年02期

8 王福豹,史龙,任丰原;无线传感器网络中的自身定位系统和算法[J];软件学报;2005年05期

9 蒋杰;方力;张鹤颖;窦文华;;无线传感器网络最小连通覆盖集问题求解算法[J];软件学报;2006年02期

10 唐勇;周明天;张欣;;无线传感器网络路由协议研究进展[J];软件学报;2006年03期

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1 汪学清;无线传感器网络中连通与覆盖问题研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

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1 徐健;李小珉;;基于AT86RF212的无线传感器网络节点设计[J];传感器与微系统;2010年04期

2 魏书芳;孙同景;孙波;郭源生;;ZigBee无线传感器网络在煤矿中的应用[J];微计算机信息;2007年32期

3 孙延明;刘志远;蔡春丽;柴寿臣;刘继江;;低功耗无线传感器网络节点的设计[J];微计算机应用;2009年02期

4 金福宝;曹军;;无线传感器网络节点的低功耗设计[J];传感器与微系统;2007年04期

5 徐合龙;纪金水;;无线传感器网络点对点通信设计与实现[J];西北民族大学学报(自然科学版);2009年03期

6 潘惠惠;巢佳;;无线传感器网络在信息家居网络控制系统中的应用[J];数字技术与应用;2010年07期

7 陆克中;黄刘生;万颍渝;徐宏力;;无线传感器网络中传感器节点的布置[J];小型微型计算机系统;2006年11期

8 敦旭锋;田丰;孙小平;;无线传感器网络节点的研究与设计[J];沈阳航空工业学院学报;2007年05期

9 刘丽;唐松;毛善国;;多目标跟踪传感器网络的节点设计[J];计算技术与自动化;2009年03期

10 吴福霞;王振友;程海涛;;无线传感器网络应用于环境监测系统[J];科技信息;2010年06期

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1 龙昭华;李景中;蒋贵全;张林;;基于无线传感器网络的普适计算研究[A];第六届和谐人机环境联合学术会议（HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议（NCMT2010）、第6届全国人机交互学术会议（CHCI2010）、第5届全国普适计算学术会议（PCC2010）论文集[C];2010年

2 刘阳;杨晓春;王斌;于戈;李斌阳;;无线传感器网络中一种基于历史数据分组的感知查询技术[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

3 徐久强;卢锁;赵海;崔行兵;刘大鹏;;基于蚁群算法的无线传感器网络路由算法的研究[A];第八届沈阳科学学术年会论文集[C];2011年

4 任玲;唐昊;周雷;魏振春;;一种能量高效的无线传感器网络自适应传输方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年

5 马骏驰;汪芸;李凯;;移动传感器节点能量补充机制的设计与实现[A];第七届和谐人机环境联合学术会议（HHME2011)论文集【oral】[C];2011年

6 邢佩龙;徐久强;赵海;田鹤;;无线传感器网络中的模糊质心算法[A];第八届沈阳科学学术年会论文集[C];2011年

7 彭刚;刘戎;王方年;孙广义;;无线传感器网络研究概述[A];广西计算机学会2007年年会论文集[C];2007年

8 袁蕊;;基于矿井节能的无线传感器网络MAC协议的研究[A];煤矿自动化与信息化——第20届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第2届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集[C];2010年

9 刘丽;唐松;毛善国;;一种针对带有移动网关的无线传感器网络的高效路由[A];2006通信理论与技术新进展——第十一届全国青年通信学术会议论文集[C];2006年

10 刘丽;毛善国;;无线传感器网络中的节能技术[A];2006通信理论与技术新进展——第十一届全国青年通信学术会议论文集[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 马文方;[N];中国计算机报;2010年

2 温雅路;[N];人民邮电;2008年

3 赛迪顾问信息产业研究中心高级咨询师 王坤;[N];通信产业报;2009年

4 本报记者 姚传富;[N];人民邮电;2009年

5 美国专利律师 谭文晔　薛之扬;[N];科技日报;2010年

6 沈建苗　编译;[N];计算机世界;2010年

7 卞 辑;[N];中国气象报;2011年

8 本报记者 赵建国;[N];中国知识产权报;2011年

9 ;[N];计算机世界;2004年

10 罗清岳;[N];电子资讯时报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 郭瑛;基于事件触发的无线传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年

2 范高俊;无线传感器网络覆盖性能评估与提高[D];国防科学技术大学;2009年

3 姜宇;基于无线传感器网络的远程抄表关键技术研究[D];吉林大学;2011年

4 罗丹彦;无线传感器网络能量高效组建关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

5 赵宝康;无线传感器网络隐私保护关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年

6 毕嘉娜;无线传感器网络能量有效安全路由协议研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

7 谷雨;无线传感器网络中目标覆盖的研究[D];中国科学技术大学;2010年

8 马永波;无线传感器网络精确动态定位及其安全性问题研究[D];吉林大学;2010年

9 张起元;无线传感器网络虚假数据检测排除机制研究[D];中国科学技术大学;2010年

10 周彦;无线传感器网络中基于量化信息的目标状态估计与融合[D];上海交通大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 韩蕾;K重覆盖算法在WSN最大支持路径中的研究[D];长春理工大学;2010年

2 周希;无线传感网络有效数据传输整合[D];上海交通大学;2010年

3 武斌;无线传感器网络覆盖控制策略研究[D];西安电子科技大学;2011年

4 刘阳;无线传感器网络中基于分组的感知查询技术的研究[D];东北大学;2008年

5 唐健华;无线传感器网络目标优化覆盖的研究[D];南京邮电大学;2011年

6 于永洋;无线传感器网络中基于统技模型的查询处理技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

7 孙泽宇;无线传感器网络中覆盖控制算法的研究[D];兰州大学;2011年

8 敬再生;基于无线传感器网络的边境信息监测系统研究[D];重庆大学;2010年

9 苗媛媛;无线传感器网络环境下基于能量优先的高效查询[D];浙江工商大学;2011年

10 毛沙;无线传感器网络节能优化策略研究[D];合肥工业大学;2011年

  本文关键词：无线传感器网络应用若干关键问题研究，由笔耕文化传播整理发布。

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