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水下无线传感器网络事件区域感知和事件源识别机制研究

发布时间:2019-04-02 07:18
【摘要】:随着水下传感器设备的发展,无线传感器部署到水下环境中,通过传感器自组织能力构建成水下无线传感器网。水下传感器网络应用于建设智慧海洋领域。例如,海洋数据采集、污染监测、海洋勘探、灾难预防以及辅助导航等。某一时间段某区域内群体性传感器节点数据异常,我们认为该区域发生了事件。当某一事件发生时,决策者需要能够迅速地制定及时高效的方案,此时,确定事件覆盖区域和事件源尤为重要,是事件能否得到遏制或解决的关键。为了应对此种挑战,本文提出了事件区域感知和事件源识别机制。具体内容如下:1)构建路由树,建立上下层级父子节点之间的连通关系;修正路由树,确保父子节点连通关系和传输质量相对较优,基于路由树路径规划,描述区域查询机制;2)基于路由树与区域查询机制,考虑数据传输的能耗和区域连通性,提出集成中继节点选择和数据聚合上报的方式,为后续事件区域感知和事件源的识别作数据基础。集成中继节点选择考虑相邻节点中异常节点个数和节点距基站的层数。3)通过上报聚合的数据集合和传感器节点通信半径,构建加权连通图,顶点权重为异常节点属性异常值,边权重则是两节点权重的平均和,顶,顶点和边权重大小表示区域异常的程度。基于加权连通图,确定事件覆盖区域,而加权图的重心,则是事件源。本文基于路由树提出了数据聚合上报方式、事件区域感知和事件源识别机制能够能量高效地感知事件区域和识别事件源。模拟实验结果验证了事件区域感知和事件源识别机制具备有效性,并且显著地降低了无线传感器能量消耗,一定程度上延长了传感器网络生命周期。
[Abstract]:With the development of underwater sensor equipment, wireless sensor is deployed in underwater environment, and the sensor self-organizing ability is used to construct underwater wireless sensor network. The underwater sensor network is applied to the construction of intelligent ocean field. For example, marine data collection, pollution monitoring, marine exploration, disaster prevention and auxiliary navigation. In a certain period of time, the data of cluster sensor nodes in a certain region are abnormal, and we think that there is an event in this area. When an event occurs, the decision maker needs to be able to quickly formulate a timely and efficient plan. At this time, it is particularly important to determine the coverage area and the source of the event, which is the key to whether the event can be contained or resolved. In order to deal with this challenge, this paper proposes an event region awareness and event source identification mechanism. The main contents are as follows: 1) constructing the routing tree and establishing the connectivity between parent and child nodes at the upper and lower levels; The route tree is modified to ensure the parent-child node connectivity and transmission quality is relatively optimal. Based on route tree path planning, the region query mechanism is described. 2) based on the routing tree and regional query mechanism, considering the energy consumption and regional connectivity of data transmission, an integrated relay node selection and data aggregation reporting method is proposed, which serves as a data basis for the subsequent event region awareness and event source identification. The integrated relay node selects the number of abnormal nodes in the adjacent nodes and the number of layers from the base station. 3) by reporting the aggregated data set and the communication radius of the sensor nodes, the weighted connectivity graph is constructed. The vertex weight is the abnormal node attribute outliers, while the edge weight is the average sum of the two nodes' weights, and the vertex and edge weights indicate the extent of the region anomaly. Based on the weighted connected graph, the event coverage area is determined, and the center of gravity of the weighted graph is the event source. This paper proposes a data aggregation reporting method based on the routing tree. The event region awareness and event source recognition mechanism can efficiently perceive the event region and identify the event source. The simulation results verify the effectiveness of the event region sensing and event source recognition mechanisms, and significantly reduce the energy consumption of wireless sensors, and prolong the life cycle of sensor networks to a certain extent.
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP212.9;TN929.3

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本文编号:2452371

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