无线传感器网络覆盖算法研究

论文摘要

无线传感器网络己成为工业界及学术界的一个研究热点,在军事和民用领域有着非常广阔的应用前景。覆盖和连通问题是无线传感器网络中的基本问题,是直接影响网络性能和服务质量的关键因素之一。开展覆盖与连通问题的研究有着极其重要的理论意义和应用价值。分析了几种典型的无线传感器网络覆盖算法,并对其优缺点进行了比较。着重研究了PEAS算法的性能,得出了覆盖率和失效节点数与时间之间的关系。对于确定性布置节点网络,用一种新的方法研究了采用正六边形网格划分实现完全无缝覆盖,与正方形网格划分相比,正六方形网格划分需要的节点数少。在无线无感器网络能耗模型的基础上,分别得出了正方形网格划分方法和正六边形网格划分方法能耗表达式。把网格划分方式的参数设置的更加具体,得出了更为准确的网格划分的能耗表达式。仿真结果表明,在相同的区域内,正六边形网格划分方法比正方形网格划分方法在长距离传输上消耗的能量更少。对于随机布置节点网络,针对随机选取节点分组算法节点利用率低和节点通信半径是传感半径2倍的缺点,研究了一种改进的基于无交集节点分组的算法,有效地改善了节点选取对关键区域覆盖度的影响和网络连通的难题。仿真结果表明了算法对节点的选取判断正确,比随机选取节点方式能获得更多的节点分组且能保证网络的连通性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景及意义
• 1.3 无线传感器网络的基本构架
• 1.4 无线传感器网络覆盖问题的研究现状
• 1.5 本文主要研究内容与内容安排
• 第二章 无线传感器网络覆盖算法
• 2.1 节点部署研究
• 2.2 覆盖区域类型
• 2.3 节点覆盖算法分类
• 2.4 典型的覆盖控制算法及协议
• 2.4.1 启发式覆盖算法
• 2.4.2 轮换活跃/休眠节点的Node Self-Scheduling 覆盖协议
• 2.4.3 覆盖配置协议CCP
• 2.4.4 PEAS 算法
• 2.4.5 SPAN 算法
• 2.4.6 Tian D 算法
• 2.4.7 暴露穿越算法
• 2.5 无线传感器网络覆盖算法比较
• 2.6 本章小结
• 第三章 确定性无线传感器网络覆盖优化问题研究
• 3.1 问题描述
• 3.2 正方形网格划分方法
• 3.3 正六边形网格划分
• 3.4 两种网格划分方法下的能耗比较
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于无交集节点分组的无线传感器网络覆盖算法
• 4.1 节点部署
• 4.2 理论基础
• 4.2.1 覆盖度的计算
• 4.2.2 目标区域的划分方式
• 4.3 覆盖调度算法分析
• 4.3.1 算法设计原则
• 4.3.2 有交集的节点分组
• 4.3.3 无交集节点分组
• 4.4 一种基于无交集节点分组的无线传感器网络覆盖算法
• 4.4.1 问题描述
• 4.4.2 算法实施策略
• 4.5 算法的仿真和性能分析
• 4.6 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本论文工作总结
• 5.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文