基于泰森多边形的无线传感网可信信息覆盖节点重部署算法研究
发布时间：2021-03-03 15:12
无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSN）是由很多有着感知、计算和无线通信能力的小型传感器节点,通过无线通信的方式构成的网络,主要是用来收集和处理在网络覆盖区域中目标对象的信息。随着当前物联网技术的快速发展,WSN如今已广泛用于各种军事、环境监测、医疗监护、农业数据观测等多种领域。在针对无线传感网络的覆盖控制中,通常会在目标区域大规模随机部署传感器节点。但是随机部署常常会导致节点分布不均匀从而产生覆盖空洞或者冗余覆盖,致使网络感知能力与通信能力的下降,影响到网络覆盖质量。本文针对随机部署导致传感器节点分布不均匀产生的问题,着重研究移动传感器节点重部署理论和方法,提升网络覆盖性能。主要研究工作包括:（1）针对无线传感网络区域划分问题,本文结合可信信息覆盖模型（Confident Information Coverage,CIC）与泰森多边形图（Voronoi）的优点,研究了CIC模型和Voronoi融合的技术难点,设计出一种新的面向可信信息覆盖的泰森多边形区域划分算法（CIC-Voronoi）。仿真实验结果表明,该算法与传统圆盘模型下的泰森多边形法相比较,...
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无线传感器网体系结构
4作用。这些问题在很大程度上会影响无线传感网络的质量和覆盖性能等。因此，我们就需要面向具体应用来研究适应于无线传感器网络的更为高效的覆盖控制算法，通过有限的资源合理利用来提供更为优化的服务质量[19]。1.3无线传感网应用与发展无线传感器网络自面世以来，其极为广阔的应用前景及重要的科研价值受到了国内外学术界以及其他各业界的诸多关注。无论是在军事国防[20]、工农业领域[21][22][23]，还是在健康医疗[24][25]、环境监测[26][27][28]以及生活领域[29][13]都有了不同程度的发展。下面列举部分WSN的典型应用：图1.2传感器网络部分应用图(1)在环境监测方面的应用。在环境监测方面，由于传感器网络可以部署在许多复杂环境中，通过对环境中的各种指标监测去进行风险的预警是可能的。同时由于其低成本，灵活性高，通常可以给人类提供极大的便利。环境监测通常包括地质环境监测、军事环境监测和自然环境监测等。在一些地质勘探或者采煤采矿等工作中，安全防护极为重要，此时进行传感器的探测以及有效地检测就能够在一定程度上避免危险的发生，保障了人力与物力的安全。军事运用中，传感器节点通常在信息探索，侦查等方面起到极大的作用，正是由于传感器节点隐蔽性强可靠性高，已经成为军事战略中不可缺少的一部分。在自然环境下的监测，主要包括森林火灾、气象预警以及大气污染空气质量等。上述例子都说明了无线传感器网络在各类环境监测中都有着极为重要的作用。
13一般来说随着与节点距离的增加，对目标点的监测能力逐渐减弱。因此，圆盘模型不能完全准确的反应节点感知能力与环境变量之间的关系。图2.1圆盘感知模型2.2.2概率感知模型衰减感知模型概率感知模型是一种非定向的圆盘延伸模型[58]。在实际应用中，传感器节点的无线接收感测质量信号会受到外界环境的干扰，一般情况下，传感器的传感质量会随着传感器节点与空间点之间距离,的增加而降低而呈现概率的特征。衰减感知模型显示了这种衰减传感特性。用数学函数表示为,,,,0,…………………(2-2)其中，其中α是衰减指数，是表示传感器单元物理特性的参数，C为常数。图2.2(a)表示了这种衰减模型，距离小于的所有空间点表现出这种衰减特性覆盖度，距离大于之外的所有空间点表示为0的覆盖度。②截断衰减感知模型在衰减覆盖模型中，当空间点与传感器之间的距离不太大时，传感器监测质量可能不会受到影响，呈现出圆盘模型的特点。当目标距离传感器越来越远时，覆盖度会呈现出概率衰减的特性。由于圆盘模型的特点，只要目标点位置位于节点的感知范围内，就能够被传感器感知到，当距离超出一定的感知范围后，覆盖度可以被忽略。通过截断距离覆盖度表示这种模型，用数学函数表示为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]计算机无线传感网数据传输研究[J]. 潘伟. 信息与电脑(理论版). 2019(01)
[2]无线传感网技术在现代设施农业中的应用探讨[J]. 呼延文静,郭洪波. 时代农机. 2018(12)
[3]一种具有覆盖优先级的异构WSN覆盖空洞修复方法[J]. 赵逢达,默云凤,孔令富,景荣. 小型微型计算机系统. 2018(11)
[4]无线传感网技术综述[J]. 曾宪辉. 广西通信技术. 2016(03)
[5]基于Voronoi图盲区的无线传感器网络覆盖控制部署策略[J]. 方伟,宋鑫宏. 物理学报. 2014(22)
硕士论文
[1]基于无线Mesh的无线传感器网络模拟与研究[D]. 楼盈天.浙江理工大学 2011
本文编号：3061484
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无线传感器网体系结构
4作用。这些问题在很大程度上会影响无线传感网络的质量和覆盖性能等。因此，我们就需要面向具体应用来研究适应于无线传感器网络的更为高效的覆盖控制算法，通过有限的资源合理利用来提供更为优化的服务质量[19]。1.3无线传感网应用与发展无线传感器网络自面世以来，其极为广阔的应用前景及重要的科研价值受到了国内外学术界以及其他各业界的诸多关注。无论是在军事国防[20]、工农业领域[21][22][23]，还是在健康医疗[24][25]、环境监测[26][27][28]以及生活领域[29][13]都有了不同程度的发展。下面列举部分WSN的典型应用：图1.2传感器网络部分应用图(1)在环境监测方面的应用。在环境监测方面，由于传感器网络可以部署在许多复杂环境中，通过对环境中的各种指标监测去进行风险的预警是可能的。同时由于其低成本，灵活性高，通常可以给人类提供极大的便利。环境监测通常包括地质环境监测、军事环境监测和自然环境监测等。在一些地质勘探或者采煤采矿等工作中，安全防护极为重要，此时进行传感器的探测以及有效地检测就能够在一定程度上避免危险的发生，保障了人力与物力的安全。军事运用中，传感器节点通常在信息探索，侦查等方面起到极大的作用，正是由于传感器节点隐蔽性强可靠性高，已经成为军事战略中不可缺少的一部分。在自然环境下的监测，主要包括森林火灾、气象预警以及大气污染空气质量等。上述例子都说明了无线传感器网络在各类环境监测中都有着极为重要的作用。
13一般来说随着与节点距离的增加，对目标点的监测能力逐渐减弱。因此，圆盘模型不能完全准确的反应节点感知能力与环境变量之间的关系。图2.1圆盘感知模型2.2.2概率感知模型衰减感知模型概率感知模型是一种非定向的圆盘延伸模型[58]。在实际应用中，传感器节点的无线接收感测质量信号会受到外界环境的干扰，一般情况下，传感器的传感质量会随着传感器节点与空间点之间距离,的增加而降低而呈现概率的特征。衰减感知模型显示了这种衰减传感特性。用数学函数表示为,,,,0,…………………(2-2)其中，其中α是衰减指数，是表示传感器单元物理特性的参数，C为常数。图2.2(a)表示了这种衰减模型，距离小于的所有空间点表现出这种衰减特性覆盖度，距离大于之外的所有空间点表示为0的覆盖度。②截断衰减感知模型在衰减覆盖模型中，当空间点与传感器之间的距离不太大时，传感器监测质量可能不会受到影响，呈现出圆盘模型的特点。当目标距离传感器越来越远时，覆盖度会呈现出概率衰减的特性。由于圆盘模型的特点，只要目标点位置位于节点的感知范围内，就能够被传感器感知到，当距离超出一定的感知范围后，覆盖度可以被忽略。通过截断距离覆盖度表示这种模型，用数学函数表示为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]计算机无线传感网数据传输研究[J]. 潘伟. 信息与电脑(理论版). 2019(01)
[2]无线传感网技术在现代设施农业中的应用探讨[J]. 呼延文静,郭洪波. 时代农机. 2018(12)
[3]一种具有覆盖优先级的异构WSN覆盖空洞修复方法[J]. 赵逢达,默云凤,孔令富,景荣. 小型微型计算机系统. 2018(11)
[4]无线传感网技术综述[J]. 曾宪辉. 广西通信技术. 2016(03)
[5]基于Voronoi图盲区的无线传感器网络覆盖控制部署策略[J]. 方伟,宋鑫宏. 物理学报. 2014(22)
硕士论文
[1]基于无线Mesh的无线传感器网络模拟与研究[D]. 楼盈天.浙江理工大学 2011
本文编号：3061484
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