林中有向传感器节点确定性部署的研究

发布时间：2017-06-11 21:06

  本文关键词：林中有向传感器节点确定性部署的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线传感器网络技术作为智慧林业获取信息的前沿技术,得到了广泛的关注。对于包涵多样信息的林区环境,需采用能够获取复杂数据的有向传感器节点来进行监测。在目标区域内完成有向传感器节点部署,是整个监测系统正常工作的技术保障。因此,节点部署是智能感知技术在林业领域推广应用的关键性研究。基于此,本文采用确定性部署方式对有向概率感知的传感器节点进行布设,通过分析概率感知模型在林区应用中的感知能力的变化,提出部署调整策略,以确保林区无缝覆盖及获取数据的完整性。主要在以下三个方面展开相关研究,并取得一定成果：(1)根据林区环境,确定有向感知节点的概率感知模型。结合理想环境下概率感知模型表达方式及传感器节点在林区环境中的信号衰减规律,分析节点感知衰减的影响因素,确定有向传感器感在林区的概率系数。(2)按照部署评价标准,比较不同确定性部署的性能,为林区信息监测选择部署方式提供了理论依据。对于同一面积林区环境,按照有向传感器节点的覆盖特性,采用部署成本和有效覆盖的判别方法,确定平铺部署和圆形部署两种方式。当感知夹角大于1.073rad(即61.5°),圆形部署方式冗余覆盖面积小于平铺部署,在圆形部署方式研究中采用规格算法,当通信半径小于感知半径,采用正六边形部署方式,使用节点数目最少,冗余覆盖面积最小。(3)通过调整部署策略优化算法,增强覆盖,提高区域内的感知概率。对概率感知模型在林区应用中的问题分析,确定监测区域的概率阈值,依次改进优化虚拟力算法、粒子群算法和混沌粒子群算法,对部署进行调整,使得监测区域无感知盲区,且提高感知概率分别达到82.7%、79.23%、85.61%。本文提出采用初始部署和部署调整两步完成部署的方式提高了监测区域内的感知概率,实现了环境数据的准确获取,为研究无线有向传感器网络节点部署提供借鉴。
【关键词】：无线传感器网络 有向感知节点 确定性部署 感知概率 部署优化
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1. 绪论8-13
• 1.1 课题研究背景和意义8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.3 本文研究内容11-13
• 2. 有向传感器网络节点部署的理论基础13-17
• 2.1 节点部署13-14
• 2.2 网络覆盖技术14
• 2.3 评价指标14-16
• 2.3.1 基于节点数量评价指标15
• 2.3.2 基于冗余覆盖评价指标15-16
• 2.3.3 基于监测概率评价指标16
• 2.4 本章小结16-17
• 3. 有向传感器节点部署方式研究17-32
• 3.1 区域无缝覆盖部署17-19
• 3.2 网络连通性覆盖部署19-20
• 3.3 规格化覆盖部署20-25
• 3.3.1 三角形部署方式21-22
• 3.3.2 四边形部署方式22-23
• 3.3.3 六边形部署方式23-25
• 3.4 部署方式对比及质量评价25-31
• 3.5 本章小结31-32
• 4. 基于概率模型的节点部署策略优化算法32-56
• 4.1 基于概率感知的节点部署问题分析32-42
• 4.1.1 有向感知节点概率感应模型32-36
• 4.1.2 概率阈值36-39
• 4.1.3 感知盲区39-40
• 4.1.4 方向可调感知模型40
• 4.1.5 监测区域网格划分40-42
• 4.2 基于虚拟势场理论的节点部署策略优化算法42-46
• 4.2.1 虚拟势场理论原理42-43
• 4.2.2 基于虚拟力算法的节点部署策略优化43-46
• 4.3 基于粒子群算法的节点部署策略优化46-54
• 4.3.1 基于经典粒子群算法的节点部署策略优化46-50
• 4.3.2 基于混沌粒子群算法的节点部署策略优化50-54
• 4.4 算法对比54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 5. 总结与展望56-58
• 5.1 总结56-57
• 5.2 展望57-58
• 参考文献58-62
• 个人简介62-63
• 导师简介63-64
• 获得成果目录64-65
• 致谢65

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本文编号：442470