面向水环境的无线传感网覆盖算法研究
发布时间：2021-10-30 10:35
面向水环境的无线传感器网络广泛应用于水质监测、海洋资源勘探、水下辅助导航等方面,目前水环境中无线传感器网络的研究主要包括水下和水面的无线通信、数据采集、网络覆盖、节点定位等。论文以湖泊、河流、海洋等水坏境信息的监测为背景,重点研究面向水环境的无线传感器网络的覆盖优化技术,以保证水环境传感器网络监测质量和网络可靠通信。针对水环境监测传感网的特点,设计了水面二维传感网覆盖优化算法和水下三维传感网覆盖优化算法,并通过计算机仿真验证了两种算法的有效性和可实施性。论文的具体工作包括:针对随机部署水面二维传感网时存在覆盖盲区和覆盖冗余问题,以提高水面二维传感器网络的覆盖率为目标,采用动态覆盖模型设计一种基于虚拟力的水面传感网覆盖算法。首先,由于传感器节点被随机部署在待监测水域中,节点分布不均匀,存在覆盖盲区和冗余。然后,传感器节点根据虚拟力算法调整最佳位置,减少监测区域的覆盖盲区和覆盖冗余。最终,算法经过多次迭代达到监测区域有效覆盖的稳定状态,在保证网络连通的前提下大大提高网络的覆盖率。仿真结果表明,在300m×300m的二维监测区域中,虚拟力算法比随机部署的覆盖率约高出约7%～30%,在节点数为...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水下无线传感网结构示意图
图 2-2 传感器结构图Fig.2-2 Sensor structure diagram节点可以采用单跳长距离通信的方式将数据传输给汇聚采用多跳短距离通信的方式将数据传输给汇聚节点，如图 2-3方式通信传感器节点消耗的能量很大，由于通信距离长，传输长，大部分能量消耗在通信上。考虑到传感器节点能量有限，以降低网络能耗，延长无线传感网的使用寿命。因此采用多跳传感器节点可以借助中间节点经过多次传输将数据传输给汇聚能量消耗【50】。多跳短距离传输的无线传感器网络结构分为平
图 2-5 概率感知模型Fig.2-5 Probabilistic perception model传感器节点对目标的感知能力随着距离的增感器节点越近，传感器的感知能力越强，对节点越远时，传感器的感知能力越弱，如图点 si感知的概率如公式(2.10)所示。α=0.5α=0.1α=0.05
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于虚拟现实和物联网的水环境监测系统[J]. 邵欣欣,张明会. 中国科技论文. 2017(07)
[2]我国的水环境现状研究[J]. 李岩. 科技风. 2016(18)
[3]基于虚拟力的异构无线传感器网络覆盖优化策略[J]. 王婷婷,孙彦景,徐钊,张晓光. 传感技术学报. 2016(08)
[4]Dynamic Coverage with Wireless Sensor and Actor Networks in Underwater Environment[J]. Xiaoyuan Luo,Liu Feng,Jing Yan,Xinping Guan. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2015(03)
[5]中国水资源利用与水环境保护研究的若干问题[J]. 匡耀求,黄宁生. 中国人口.资源与环境. 2013(04)
[6]基于潜艇深度的水下传感器网络部署[J]. 李世伟,王文敬,张聚伟. 传感技术学报. 2012(11)
[7]鱼群启发的水下传感器节点布置[J]. 夏娜,王长生,郑榕,蒋建国. 自动化学报. 2012(02)
[8]水资源现状分析及保护对策[J]. 韩晓琳. 科技信息. 2011(07)
[9]基于虚拟力的自组织覆盖算法[J]. 邹磊,蔡自兴,任孝平. 计算机工程. 2010(14)
[10]水下无线传感器网络的研究进展[J]. 郭忠文,罗汉江,洪锋,杨猛,倪明选. 计算机研究与发展. 2010(03)
博士论文
[1]面向水环境监测的传感网覆盖算法研究[D]. 杜晓玉.南京邮电大学 2015
[2]无线传感器网络结构与数据传输技术的研究[D]. 沈琳.南京理工大学 2011
硕士论文
[1]无线紫外光通信网络中区域覆盖算法研究[D]. 高英英.西安理工大学 2017
[2]基于网格划分和虚拟力的水下传感器网络部署策略研究[D]. 倪雪莉.南京信息工程大学 2016
[3]基于虚拟力的无线传感器网络节点优化部署研究[D]. 张昌西.兰州交通大学 2016
[4]水下传感器网络覆盖控制算法研究[D]. 王兴民.杭州电子科技大学 2015
[5]基于水环境监测的无线传感器网络覆盖研究及应用[D]. 钟鹏.南京邮电大学 2015
[6]面向低能耗的无线传感器网络节点部署[D]. 王丁章.江苏科技大学 2014
[7]无线传感器网络中覆盖空洞修复算法研究[D]. 朱琳.河南大学 2013
[8]水下无线传感器网络的节点部署策略和算法的研究[D]. 王一楠.南京邮电大学 2013
[9]三峡库区水环境监测网络的信息融合算法研究[D]. 郭开林.重庆大学 2011
[10]水下传感器网络节点布置方法研究[D]. 王长生.合肥工业大学 2011
本文编号：3466576
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水下无线传感网结构示意图
图 2-2 传感器结构图Fig.2-2 Sensor structure diagram节点可以采用单跳长距离通信的方式将数据传输给汇聚采用多跳短距离通信的方式将数据传输给汇聚节点，如图 2-3方式通信传感器节点消耗的能量很大，由于通信距离长，传输长，大部分能量消耗在通信上。考虑到传感器节点能量有限，以降低网络能耗，延长无线传感网的使用寿命。因此采用多跳传感器节点可以借助中间节点经过多次传输将数据传输给汇聚能量消耗【50】。多跳短距离传输的无线传感器网络结构分为平
图 2-5 概率感知模型Fig.2-5 Probabilistic perception model传感器节点对目标的感知能力随着距离的增感器节点越近，传感器的感知能力越强，对节点越远时，传感器的感知能力越弱，如图点 si感知的概率如公式(2.10)所示。α=0.5α=0.1α=0.05
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于虚拟现实和物联网的水环境监测系统[J]. 邵欣欣,张明会. 中国科技论文. 2017(07)
[2]我国的水环境现状研究[J]. 李岩. 科技风. 2016(18)
[3]基于虚拟力的异构无线传感器网络覆盖优化策略[J]. 王婷婷,孙彦景,徐钊,张晓光. 传感技术学报. 2016(08)
[4]Dynamic Coverage with Wireless Sensor and Actor Networks in Underwater Environment[J]. Xiaoyuan Luo,Liu Feng,Jing Yan,Xinping Guan. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2015(03)
[5]中国水资源利用与水环境保护研究的若干问题[J]. 匡耀求,黄宁生. 中国人口.资源与环境. 2013(04)
[6]基于潜艇深度的水下传感器网络部署[J]. 李世伟,王文敬,张聚伟. 传感技术学报. 2012(11)
[7]鱼群启发的水下传感器节点布置[J]. 夏娜,王长生,郑榕,蒋建国. 自动化学报. 2012(02)
[8]水资源现状分析及保护对策[J]. 韩晓琳. 科技信息. 2011(07)
[9]基于虚拟力的自组织覆盖算法[J]. 邹磊,蔡自兴,任孝平. 计算机工程. 2010(14)
[10]水下无线传感器网络的研究进展[J]. 郭忠文,罗汉江,洪锋,杨猛,倪明选. 计算机研究与发展. 2010(03)
博士论文
[1]面向水环境监测的传感网覆盖算法研究[D]. 杜晓玉.南京邮电大学 2015
[2]无线传感器网络结构与数据传输技术的研究[D]. 沈琳.南京理工大学 2011
硕士论文
[1]无线紫外光通信网络中区域覆盖算法研究[D]. 高英英.西安理工大学 2017
[2]基于网格划分和虚拟力的水下传感器网络部署策略研究[D]. 倪雪莉.南京信息工程大学 2016
[3]基于虚拟力的无线传感器网络节点优化部署研究[D]. 张昌西.兰州交通大学 2016
[4]水下传感器网络覆盖控制算法研究[D]. 王兴民.杭州电子科技大学 2015
[5]基于水环境监测的无线传感器网络覆盖研究及应用[D]. 钟鹏.南京邮电大学 2015
[6]面向低能耗的无线传感器网络节点部署[D]. 王丁章.江苏科技大学 2014
[7]无线传感器网络中覆盖空洞修复算法研究[D]. 朱琳.河南大学 2013
[8]水下无线传感器网络的节点部署策略和算法的研究[D]. 王一楠.南京邮电大学 2013
[9]三峡库区水环境监测网络的信息融合算法研究[D]. 郭开林.重庆大学 2011
[10]水下传感器网络节点布置方法研究[D]. 王长生.合肥工业大学 2011
本文编号：3466576
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