有向移动传感器网络覆盖优化研究
发布时间：2021-08-12 06:48
数据信息时代的迅速发展,获取准确可靠的信息显得尤为重要,无线传感器网络作为获取信息的主要技术手段,与其相关的研究越来越备受关注。在无线传感器网络研究中,覆盖优化问题是传感器网络研究中的根本研究,传感器网络的有效覆盖是传感器网络完成监测任务的首要前提。相比于静态的全向传感器网络不同的是,在有向移动传感器网络中,节点感知方向可以进行旋转、节点位置可以进行移动,使得有向移动传感器网络相关研究变得更加复杂。本文主要围绕有向移动传感器网络的区域覆盖优化问题进行讨论研究,从节点感知模型和区域覆盖优化算法的方向展开研究。首先对传统的虚拟力模型进行了改进,本文设计了分割式虚拟负质心模型,提出了分割式虚拟负质心的有向传感器网络覆盖算法。该模型对传感器节点中虚拟负质心的设置方式进行改进,利用传感器节点感知方向可调性,有效地调节了传感器网络中覆盖盲区对节点产生的虚拟引力,增强了覆盖盲区所产生的引力对传感器网络覆盖率提升的影响。其次,本文提出了虚拟力与粒子群优化协同作用下的有向传感器网络覆盖优化算法。该算法根据粒子群全局寻优和随机性的特点,将分割式虚拟负质心模型和粒子群优化算法相结合,在其协同作用下共同指导网...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
WSNs结构图[51]
西安理工大学硕士学位论文10能够节约成本，而且能使节点快速覆盖监测区域，合理的分配网络资源，大大地提高网络的服务质量。本文在研究传感器网络覆盖时，针对确定大小的监测区域达到一定覆盖率时，计算出所需的传感器节点数目，采用随机部署策略的易操作性对节点进行部署，提高WSNs网络的覆盖优化性能。2.4覆盖模型对于WSNs而言，网络的覆盖问题是一个关键问题。WSNs网络的有效覆盖是开展一切监测任务的前提，网络的覆盖程度反映了网络对目标监测环境感知能力的大小，有效覆盖面积越大，网络的服务质量越高。根据不同的监测场景和监测对象，覆盖问题被划分为：目标覆盖、栅栏覆盖和区域覆盖。2.4.1目标覆盖目标覆盖[52]是指对整个监测区域内的已知目标进行覆盖，确保监测区域内的每个目标点至少被一个传感器节点覆盖。在目标监测区域中，有些情况下只需要对特定目标进行监测，采用目标覆盖就能满足对特定目标的覆盖需求，避免对监测区域全面覆盖以造成节点浪费，节约成本，增强了WSNs的服务质量。目标覆盖如图2-2所示。图2-2目标覆盖Fig.2-2Targetcoverage2.4.2栅栏覆盖栅栏覆盖[53]是一个概率覆盖问题，即当移动目标在目标监测区域中移动时，确保移动目标被网络检测的概率问题。栅栏覆盖利用传感器网络组成一条栅栏感知区域，当移动目标从栅栏的一边（左）穿越到栅栏的另一边区域（右）时，能够被监测区域中的栅栏感知区域感知到，如图2-3所示。对于WSNs的栅栏覆盖优化问题展开研究时，将整个监测区域分为区域1（图2-3左边的区域）和区域2（图2-3右边的区域），当有移动目标从区域1穿越到区域2时，被中间的栅栏（传感器节点区域）所感知。
2无线传感器网络覆盖优化问题概述11图2-3栅栏覆盖Fig.2-3Barriercoverage2.4.3区域覆盖区域覆盖[54]是无线传感器网络覆盖研究内容中的一个热点问题，指监测区域内的每一点至少被一个传感器节点覆盖。区域覆盖的研究重点是如何用初始部署的传感器节点覆盖到尽可能多的监测区域面积。区域覆盖常应用于无人区、人类无法进入的监测区域、护林防火等实际环境中，需要对监测区域的每一个点进行实时监测，确保监测任务的完整性。区域覆盖如图2-4所示。图2-4区域覆盖Fig.2-4Areacoverage2.5覆盖性能评价覆盖性能的好坏直接影响传感器网络对监测区域信息数据的采集、传输和处理的服务质量，常常将传感器网络的覆盖率、寿命周期和网络能耗作为衡量传感器网络覆盖性能的主要评价指标。
本文编号：3337815
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
WSNs结构图[51]
西安理工大学硕士学位论文10能够节约成本，而且能使节点快速覆盖监测区域，合理的分配网络资源，大大地提高网络的服务质量。本文在研究传感器网络覆盖时，针对确定大小的监测区域达到一定覆盖率时，计算出所需的传感器节点数目，采用随机部署策略的易操作性对节点进行部署，提高WSNs网络的覆盖优化性能。2.4覆盖模型对于WSNs而言，网络的覆盖问题是一个关键问题。WSNs网络的有效覆盖是开展一切监测任务的前提，网络的覆盖程度反映了网络对目标监测环境感知能力的大小，有效覆盖面积越大，网络的服务质量越高。根据不同的监测场景和监测对象，覆盖问题被划分为：目标覆盖、栅栏覆盖和区域覆盖。2.4.1目标覆盖目标覆盖[52]是指对整个监测区域内的已知目标进行覆盖，确保监测区域内的每个目标点至少被一个传感器节点覆盖。在目标监测区域中，有些情况下只需要对特定目标进行监测，采用目标覆盖就能满足对特定目标的覆盖需求，避免对监测区域全面覆盖以造成节点浪费，节约成本，增强了WSNs的服务质量。目标覆盖如图2-2所示。图2-2目标覆盖Fig.2-2Targetcoverage2.4.2栅栏覆盖栅栏覆盖[53]是一个概率覆盖问题，即当移动目标在目标监测区域中移动时，确保移动目标被网络检测的概率问题。栅栏覆盖利用传感器网络组成一条栅栏感知区域，当移动目标从栅栏的一边（左）穿越到栅栏的另一边区域（右）时，能够被监测区域中的栅栏感知区域感知到，如图2-3所示。对于WSNs的栅栏覆盖优化问题展开研究时，将整个监测区域分为区域1（图2-3左边的区域）和区域2（图2-3右边的区域），当有移动目标从区域1穿越到区域2时，被中间的栅栏（传感器节点区域）所感知。
2无线传感器网络覆盖优化问题概述11图2-3栅栏覆盖Fig.2-3Barriercoverage2.4.3区域覆盖区域覆盖[54]是无线传感器网络覆盖研究内容中的一个热点问题，指监测区域内的每一点至少被一个传感器节点覆盖。区域覆盖的研究重点是如何用初始部署的传感器节点覆盖到尽可能多的监测区域面积。区域覆盖常应用于无人区、人类无法进入的监测区域、护林防火等实际环境中，需要对监测区域的每一个点进行实时监测，确保监测任务的完整性。区域覆盖如图2-4所示。图2-4区域覆盖Fig.2-4Areacoverage2.5覆盖性能评价覆盖性能的好坏直接影响传感器网络对监测区域信息数据的采集、传输和处理的服务质量，常常将传感器网络的覆盖率、寿命周期和网络能耗作为衡量传感器网络覆盖性能的主要评价指标。
本文编号：3337815
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