水下无线传感器网络的优化节能技术及其在海洋物流运输中的应用

发布时间：2017-07-18 01:34

  本文关键词：水下无线传感器网络的优化节能技术及其在海洋物流运输中的应用

  更多相关文章： 物流运输 水下无线传感器网络 路由算法 粒子群 休眠机制

【摘要】：随着网络购物平台的飞速发展,物流运输作为购物的重要部分,其安全关乎着物流和购物的完整性。同时,基于水下无线传感器网络的应用也越来越广泛,其中最重要的一个就是监测环境安全。在海洋物流运输中,码头和船舶自身作为事故多发区,是应用无线传感器网络监测安全的重点,而由于海洋环境复杂,节点不能及时更换,水下无线传感器网络的节能技术面临巨大挑战。本文对物流运输的码头和船舶运输两种环境进行分析研究,提出了基于海洋物流运输的水下无线传感器网络路由算法和休眠机制,以节省节点能量,延长节点的生命周期,提高节点利用率。本文主要贡献包括:(1)针对码头海底监测的水声传感器网络的能耗问题,提出了一种基于三维方块的能量均衡路由算法。首先从网格的角度将整个网络看做是一个3D方块,将其划分为小方块,每个小方块是自成一个簇群。将剩余能量和节点坐标作为选举簇头节点的参数,以节约节点能量,延长网络时间。最后利用节点剩余能量以及坐标来寻找数据传输的下一跳,建立可靠的数据传输路径。仿真结果显示该算法在能耗,可靠性以及端到端的延迟方面都有较好的表现。(2)针对船舶周围水下监测的传感器节点能耗问题,提出了基于粒子群优化的节点休眠机制。首先将节点剩余能量,节点到其簇头节点的距离以及节点邻居节点集的数量作为计算节点休眠概率的重要参数;另外提出了新的节点冗余度的计算方法,并把节点剩余能量,网络覆盖率以及节点的冗余度作为适应值函数的参数来判定节点是否休眠。仿真结果证明,休眠机制可以有效的节约节点能量,延长网络生存时间。
【关键词】：物流运输 水下无线传感器网络 路由算法 粒子群 休眠机制
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：F252;TN929.3;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 研究背景7-9
• 1.2 主要内容与贡献9-10
• 1.3 章节安排10-11
• 第二章 相关背景知识介绍11-17
• 2.1 水下无线传感器网络路由协议11-13
• 2.1.1 分簇路由算法11-12
• 2.1.2 基于网格的路由算法12-13
• 2.1.3 能量均衡的路由算法13
• 2.2 无线传感器网络的休眠机制13-15
• 2.2.1 随机休眠机制14
• 2.2.2 节点协调休眠机制14-15
• 2.3 粒子群优化算法及基于粒子群优化算法的应用15-16
• 2.3.1 粒子群算法15-16
• 2.3.2 应用于无线传感器网络的粒子群算法16
• 2.4 本章小结16-17
• 第三章 基于三维方块的能量均衡路由算法算法17-38
• 3.1 相关介绍17-19
• 3.2 能量有效路由算法19-29
• 3.2.1 网络模型19-21
• 3.2.2 能量模型21-22
• 3.2.3 延迟模型22
• 3.2.4 簇头选举22-26
• 3.2.5 数据传输26-29
• 3.3 算法性能仿真29-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 基于粒子群优化的能量均衡的节点休眠机制38-52
• 4.1 相关介绍38-40
• 4.2 休眠机制40-46
• 4.2.1 粒子群优化算法42-43
• 4.2.2 粒子初始化43-44
• 4.2.3 适应值函数44
• 4.2.4 更新机制44-45
• 4.2.5 算法描述45-46
• 4.3 算法性能仿真46-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第五章 总结与展望52-53
• 参考文献53-57
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文57-58
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利58-59
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目59-60
• 致谢60

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 夏俐,陈曦,赵千川,江永亨,管晓宏;无线传感器网络及应用简介[J];自动化博览;2004年01期

2 孙雨耕,张静,孙永进,房朝晖;无线自组传感器网络[J];传感技术学报;2004年02期

3 夏俐;陈曦;赵千川;江永亨;管晓宏;;无线传感器网络及应用简介[J];自动化博览;2005年S2期

4 庄庆德;传感器网络的研究现状[J];国外电子测量技术;2005年04期

5 谢洁锐;胡月明;刘才兴;刘兰;;大田监测中无线传感器网络的部署[J];现代计算机;2006年03期

6 李小遐;刘瑞霞;;一种无线传感器网络的设计[J];自动化技术与应用;2006年04期

7 吴春婧;郑明春;秦继林;;无线传感器网络协议研究[J];计算机技术与发展;2006年08期

8 徐勇军;杨宇;;无线传感器网络的发展[J];电子产品世界;2006年19期

9 ;坚固的无线传感器网络适合苛刻的工业环境[J];电子设计技术;2006年09期

10 马华东;陶丹;;多媒体传感器网络及其研究进展[J];软件学报;2006年09期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 彭政;魏巍;罗相根;罗永健;;无线传感器网络中传感器数量的选择方法[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年

2 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

3 杨曼;;无线传感器网络对抗[A];四川省电子学会情报专业委员会学术交流会论文集[C];2006年

4 阚凤龙;徐自文;陈楠;左传文;;无线传感器网络的应用及其发展研究[A];第九届沈阳科学学术年会论文集（信息科学与工程技术分册）[C];2012年

5 贾杰;赵林亮;常桂然;;面向异构传感器网络的高能效覆盖控制[A];中国通信学会第六届学术年会论文集（下）[C];2009年

6 冯健昭;肖德琴;肖克辉;李就好;;基于谓词的水质传感器网络采样整合优化算法[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会（CSAE 2009）论文集[C];2009年

7 唐云龙;;无线传感器网络系统实验分析[A];工程设计与计算机技术：第十五届全国工程设计计算机应用学术会议论文集[C];2010年

8 杜景林;陈力军;谢立;;无线传感器网络与互联网集成体系结构[A];2008年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(下册)[C];2008年

9 李新;田斌;辛阳;陈林顺;;传感器网络中基于音频的异常事件检测方法[A];中国电子学会第十七届信息论学术年会论文集[C];2010年

10 刘昊;;面向电子智能服装的人体无线传感器网络构建[A];“力恒杯”第11届功能性纺织品、纳米技术应用及低碳纺织研讨会论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 罗清岳;让无线传感器网络走入生活[N];电子资讯时报;2007年

2 ;多媒体传感器网络[N];中国计算机报;2006年

3 美国专利律师 谭文晔　薛之扬;无线传感器网络技术专利分析[N];科技日报;2010年

4 本报记者 赵建国;无线传感器网络改变未来世界[N];中国知识产权报;2011年

5 樊哲高;我国传感器网络标准工作取得新进展[N];中国电子报;2012年

6 本报记者 王博;传感器网络标准取得新进展[N];计算机世界;2012年

7 温雅路;利用无线传感器网络提高地质灾害监测能力[N];人民邮电;2008年

8 林宗辉;ZigBee无线传感器网络解决方案[N];电子资讯时报;2007年

9 赛迪顾问信息产业研究中心高级咨询师 王坤;国内外物联网技术研究进展[N];通信产业报;2009年

10 本报记者 张彤;物物之连[N];网络世界;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 马瑞;基于小生境粒子群算法的机舱WSN目标覆盖研究[D];大连海事大学;2014年

2 李洪峻;面向入侵目标追捕的多回路无线网络控制系统设计与相关技术研究[D];国防科学技术大学;2013年

3 张德敬;基于虚拟坐标的无线传感器网络路由协议研究[D];山东大学;2015年

4 杨显辉;森林资源数据获取的移动Sink无线传感器网络可靠性研究[D];东北林业大学;2015年

5 毕冉;基于无线传感器网络的事件监测算法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 石熙;数字水印技术在无线传感器网络安全中的应用研究[D];重庆大学;2015年

7 徐力杰;低占空比传感器网络的数据传输调度问题研究[D];南京大学;2014年

8 欧阳键;面向无线传感器网络的协作传输技术研究[D];南京航空航天大学;2014年

9 冯森;面向智能配用电的无线传感器网络路由优化协议研究[D];华北电力大学;2015年

10 徐毅;无线传感器网络低能耗路由协议研究[D];山东大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 胥常杰;传感器网络设计的数学模型及其应用[D];青岛大学;2010年

2 黄铮;无线传感器网络连通与覆盖的研究[D];武汉理工大学;2006年

3 马艳丽;基于无线传感器网络的瓦斯监测系统的定位技术的研究[D];燕山大学;2015年

4 吴旭东;基于ZigBee无线传感器网络的电表监控系统的设计实现[D];西南交通大学;2015年

5 刘其永;无线传感器网络节点间通信的信道均衡研究[D];海南大学;2015年

6 王慧彬;无线传感器网络拓扑优化以及容错控制算法研究[D];燕山大学;2015年

7 王龙;无线传感器网络覆盖空洞检测算法研究[D];燕山大学;2015年

8 刘晨;基于粒子群优化的无线传感器网络定位算法研究[D];昆明理工大学;2015年

9 侯文蕾;无线传感器移动节点在WSN中的定位研究[D];昆明理工大学;2015年

10 孙超;能量优化的无线传感器网络分布式滤波与融合[D];昆明理工大学;2015年

，

本文编号：555499