无线传感器网络中路径覆盖问题的研究

发布时间：2017-09-05 04:04

  本文关键词：无线传感器网络中路径覆盖问题的研究

  更多相关文章： 无线传感器网络 暴露度 支持值 最小暴露度路径 支持路径

【摘要】：无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)是由大量的计算、存储、通信能力有限的传感器节点构成的网络,能感知、采集及检测监测区域中目标的各种信息,并将处理后的信息通过单跳或者多跳的策略回传基站并由其做进一步的分析,在工业、农业、军事等领域有着广泛的应用。覆盖问题是无线传感器网络的一个基本问题。覆盖强度是衡量无线传感器网络服务质量的一个重要指标,反映了传感器网络提供的“感知”服务质量。在覆盖问题中,路径覆盖问题关注的是分析已有覆盖的性能,目的是至少找到一条从源点和目的点的路径。近年来,许多学者围绕路径覆盖这一课题进行了深入的研究。但是,很少有学者研究如何为目标求得能够避开移动传感器节点的安全穿越路径或者为目标求得穿越时间受限的路径。本文针对以上不足,做了如下工作:(1)本文从被监测的目标角度出发,研究了移动无线传感器网络中目标如何避开移动传感器节点并安全穿越的问题。当目标穿越移动无线传感器网络时,现有利用广度优先搜索(Breadth First Search,BFS)的穿越算法不能保证目标避开移动传感器节点。因此,本文为目标建立了一种穿越模型,并提出了三种构造最小暴露度路径的算法。这三种算法均使用Voronoi图将连续路径问题离散化,计算Voronoi边的暴露度,并分别结合切线和回退机制,使目标实现避开移动传感器节点的最佳穿越。实验结果表明,本文提出的算法解决了目标避开移动传感器节点的安全穿越问题,且目标的速度越快(移动传感器节点速度越慢),目标越容易避开移动传感器节点。(2)研究了无线传感器网络中受到时间限制的目标如何穿越网络的问题。在许多应用中(如:运送救援物资),目标必须考虑穿越的时间。当目标穿越无线传感器网络的时间受到限制时,现有的穿越算法不能保证目标在时间限制内穿越网络。因此,本文提出了四种构造时间受限的支持路径的算法。算法利用Delaunay三角剖分图将连续路径问题离散化,计算Delaunay三角剖分边的支持值,并分别结合预估、压缩和拉伸机制,使目标实现满足时间限制的最佳穿越。实验结果表明,本文提出的算法解决了目标受到时间限制的穿越问题,且当目标以恒定的速度穿越时,时间限制值越大,选取的路径支持值越小。综上所述,本文以提高覆盖质量为目标研究了路径覆盖问题,对路径覆盖问题的研究具有重要的理论意义和应用价值。
【关键词】：无线传感器网络 暴露度 支持值 最小暴露度路径 支持路径
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 关于无线传感器网络的国内外研究现状11-12
• 1.2.2 关于路径覆盖问题的国内外研究现状12-15
• 1.3 本文主要研究内容15
• 1.4 本文组织结构15-17
• 第二章 相关知识17-32
• 2.1 无线传感器网络概述17-21
• 2.1.1 无线传感器网络的基本概念17-19
• 2.1.2 无线传感器节点的特征19-21
• 2.2 无线传感器网络覆盖问题相关概述21-27
• 2.2.1 无线传感器网络覆盖感知模型21-25
• 2.2.2 覆盖分类25-27
• 2.3 计算几何相关知识27-31
• 2.3.1 Voronoi图及构造方法27-29
• 2.3.2 Delaunay三角剖分图及构造方法29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 移动无线传感器网络中最小暴露度路径的构造算法32-49
• 3.1 引言32
• 3.2 相关工作32-34
• 3.3 预备知识34-37
• 3.4 最小暴露度路径的构造算法37-44
• 3.4.1 用暴力法求解最小暴露度路径问题37-39
• 3.4.2 用预测法求解最小暴露度路径问题39-41
• 3.4.3 用局部调整法求解最小暴露度路径问题41-44
• 3.5 理论分析44-46
• 3.6 仿真实验46-48
• 3.7 本章小结48-49
• 第四章 无线传感器网络中时间受限的支持路径的构造算法49-68
• 4.1 引言49
• 4.2 相关工作49-50
• 4.3 预备知识50-52
• 4.4 时间受限的支持路径的构造算法52-63
• 4.4.1 用单向预估法求解时间受限的支持路径问题52-55
• 4.4.2 用双向预估法求解时间受限的支持路径问题55-58
• 4.4.3 用拉伸法求解时间受限的支持路径问题58-60
• 4.4.4 用压缩法求解时间受限的支持路径问题60-63
• 4.5 理论分析63-64
• 4.6 仿真实验64-66
• 4.7 本章小结66-68
• 第五章 总结与展望68-70
• 5.1 总结68
• 5.2 展望68-70
• 参考文献70-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参与的科研项目77-78
• 致谢78-79

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本文编号：795696