无线传感网中基于无人机的数据收集近似算法研究

发布时间：2023-03-05 10:33

　　无线传感器网络(WSN)是由大量具有感知、计算和无线通信能力的传感器节点通过多跳、自组织的方式构成,能够协作地感知、采集被监控区域的数据,通过对数据进行处理和传输,为人们呈现有价值的信息。但传感器节点由于成本等条件限制,其通信及续航等能力有限,且由于较恶劣的节点部署环境,使得定期充电或更换电池的代价过大,因此无人机(UAV)等成本低廉、操控灵活的移动收集器随之产生。但由于电源的限制,对无人机的数据收集路径进行合理的规划显得尤为重要。本文研究的是在无线传感器网络中基于无人机的一对多数据收集的飞行时间最小化问题(FTM-MSDC),该问题的目标是在成功采集无线传感器网络中所有传感器节点数据的同时使无人机的数据采集时间和飞行时间最小化。在该问题中,无人机可以同时采集多个传感器节点的数据。本文通过将集合覆盖问题归约到FTM-MSDC问题,证明了 FTM-MSDC问题为NP-难问题。在此基础上,首先考虑问题的特殊情形,即当所有传感器节点都被放置在一条直线上的场景。此时,无人机只能通过悬停在某点处以收集传感器节点的数据。基于此,本文提出了一个近似算法来解决这个问题。算法包括两个步骤:首先,将传感器...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 论文的研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文的主要内容
第二章 无线传感器网络的移动端数据收集与近似算法概述
    2.1 无线传感器网络概述
        2.1.1 无线传感器网络体系结构
        2.1.2 无线传感器网络的特点
    2.2 无线传感网中的数据收集方法
        2.2.1 静态数据收集方法
        2.2.2 可移动sink节点的数据收集方法
    2.3 近似算法概述
        2.3.1 近似算法的基本概念
        2.3.2 NP-难问题
        2.3.3 近似算法性能的评估
第三章 一种基于无人机的一对多数据收集的近似算法研究
    3.1 问题背景
    3.2 问题定义
        3.2.1 构建网络模型
        3.2.2 数据传输模型
        3.2.3 FTM-MSDC问题的定义
    3.3 FTM-MSDC问题的NP性证明
    3.4 一类特殊的FTM-MSDC问题
        3.4.1 基础知识引入
        3.4.2 FTM-MSDCA的设计
        3.4.3 FTM-MSDCA的理论证明
        3.4.4 实验模拟与分析
        3.4.5 小结
    3.5 一般性的FTM-MSDC问题
        3.5.1 FTM-MSDCNA的设计
        3.5.3 FTM-MSDCNA的理论证明
        3.5.4 实验模拟与分析
        3.5.5 小结
第四章 结论与展望
    4.1 总结
    4.2 进一步研究计划
参考文献
致谢



本文编号：3756030