水下无线传感器网络节点部署研究

发布时间：2017-04-12 08:10

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【摘要】：水下无线传感器网络(Underwater Wireless Sensor Networks, UWSNs)由于其广泛的应用而引起了世界各国的重视。不同于陆地传感器网络,水下无线传感器网络首先是一个三维的网络,而且在水下,存在声通信带宽窄、传输延时大、节点能量有限等特点,另外,水下的环境非常复杂,这些都给节点部署带来了严峻的挑战。在这篇论文中,主要进行了三大块的工作,首先总结分析传感器节点的感知模型,并对国内外的水下无线传感器节点部署算法进行大量的系统分析研究。接着提出了一种结合泰森多边形和狄洛尼三角法的基于深度调节的水下无线传感器网络节点部署方案,该方案的主要目标能够完成大的覆盖率和连通性,同时在网络的生命周期方面也有良好的表现。初始化阶段,所有的传感器节点以随机的方式部署在目标水域的表面,这些节点只能在垂直方向进行运动也就是能够进行深度调节,首先,进行调节节点的选择,然后将这些调节节点下沉到计算得出的调节深度,如此循环。最终完成了一个层次化的网络部署结构,整个部署方案新颖、简单、高效。实验仿真结果证明本文提出的部署方案在网络的覆盖率,连通性以及网络的生命周期上有一个良好的表现,证明该方案的可行性。文章的最后部分,考虑海洋环境中洋流的影响,研究水下节点的移动模型,并在移动模型的基础上,评估移动模型对于节点部署方案的影响。
【关键词】：水下无线传感器网络 深度调节 覆盖 移动模型
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.3;TP212.9
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-25
• 1.1 水下无线传感器网络的研究背景及意义13-20
• 1.1.1 水下无线传感器网络简介13-14
• 1.1.2 水下无线传感器网络的特点14-15
• 1.1.3 水下无线传感器网络的应用15-16
• 1.1.4 水下无线传感器网络面临的挑战16-18
• 1.1.5 研究背景及意义18-20
• 1.2 国内外研究现状20-23
• 1.2.1 水下无线传感器网络的研究现状20-23
• 1.2.2 节点部署问题的研究现状23
• 1.3 研究内容和论文结构23-25
• 1.3.1 研究内容23-24
• 1.3.2 论文结构24-25
• 第2章 水下无线传感器网络的相关问题及部署算法的研究25-41
• 2.1 节点部署的网络架构25-28
• 2.1.1 二维静态水下无线传感器网络25-26
• 2.1.2 三维静态水下无线传感器网络26-27
• 2.1.3 带有AUV的水下无线传感器网络27-28
• 2.2 节点感知模型28-32
• 2.2.1 0-1感知模型29-30
• 2.2.2 概率感知模型30
• 2.2.3 统计模型30-32
• 2.3 节点部署算法研究32-38
• 2.3.1 确定性部署32-34
• 2.3.2 随机部署34-35
• 2.3.3 移动部署35-38
• 2.4 节点部署方案的评价指标38-39
• 2.5 本章小结39-41
• 第3章 基于深度调节的水下无线传感器网络节点部署算法41-55
• 3.1 引言41-42
• 3.2 相关工作42-45
• 3.2.1 泰森多边形43
• 3.2.2 感知模型43-45
• 3.3 算法描述45-50
• 3.3.1 调节节点的选择45-46
• 3.3.2 下沉深度的计算46-48
• 3.3.3 判定再循环48-50
• 3.4 仿真结果与分析50-54
• 3.4.1 覆盖率50-52
• 3.4.2 连通率52-53
• 3.4.3 网络生命周期53-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第4章 节点移动对水下无线传感器网络部署的影响55-64
• 4.1 引言55-56
• 4.2 节点移动模型56-61
• 4.2.1 随机游走模型56
• 4.2.2 欧拉模型56-57
• 4.2.3 基于拉格朗日的运动模型57-60
• 4.2.4 球冠状曲面移动模型60-61
• 4.3 实验仿真61-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第5章 总结与展望64-66
• 5.1 工作总结64-65
• 5.2 研究展望65-66
• 参考文献66-70
• 附录 攻读硕士学位期间撰写的论文70

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本文编号：301072