感测范围不规则情况下的无线传感网络节点部署算法研究

论文摘要

节点部署方法是无线传感网络的重要基本理论问题,也是无线传感网络走向实际应用必须面对的首要问题。为了使无线传感网络具有满意的感测范围,很多研究者高度关注节点部署算法的研究,使其成为研究热点之一。传统上,研究者针对节点部署问题的研究,都有一个重要的基础假设,那就是传感网络节点的感测范围呈现为一个标准的圆形,并以此为基础设计相应的节点部署算法。然而,理论和实际测量已证明,节点的感测范围往往是不规则圆形,那些以规则圆形为基础所给出的算法,实际应用中常常产生很多需要感测的区域并未被覆盖现象,即产生很多感测盲区。本文研究了传感器节点的不规则感测模型,并以此为基础提出了基于Delaunay三角化与网格的无线传感网络节点随机部署算法。该算法将已启动的传感器节点进行Delaunay三角化分组,通过TPM(Target Point Method)算法计算出各个Delaunay三角形的目标点TP(Target Point),并把TP作为参考点来选择新启动节点,并且根据TP点周围网格覆盖情况、节点与节点之间的距离进行调整,同时提出了边界补强机制及钝角三角形TP点优化策略,从而有效提高覆盖范围。本研究通过实验验证本文提出算法的有效性。实验表明,本文所提出的部署算法可有效利用随机播撒的传感器节点,可快速提升覆盖率至90%以上,具有重复覆盖区域少、覆盖率成长快速的特点,少量的节点达到较高的覆盖率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图索引
• 第1章 绪论
• 1.1 背景与动机
• 1.1.1 无线传感网络
• 1.1.2 无线传感网络的节点部署
• 1.1.3 节点部署评价指标
• 1.2 现有节点部署方法及不足
• 1.2.1 现有的节点部署方法
• 1.2.2 主要不足
• 1.3 研究目标与内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 本文组织结构
• 第2章 无线传感网络节点部署研究
• 2.1 节点部署问题分析
• 2.1.1 节点部署相关概念
• 2.1.2 节点部署关键问题
• 2.2 传统的节点部署方法
• 2.2.1 传统的节点部署方法介绍
• 2.2.2 存在的问题与分析
• 2.3 感测范围不规则情况下的节点部署
• 2.3.1 多边形感测模型与IPM算法
• 2.3.2 CSSC模型
• 2.3.3 存在的问题与分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 不规则感测模型的研究
• 3.1 传统的感测模型
• 3.1.1 二元模型
• 3.1.2 概率感测模型
• 3.1.3 不足之处
• 3.2 节点感测范围的测定与分析
• 3.2.1 测试方案描述
• 3.2.2 测试结果与分析
• 3.3 不规则感测模型
• 3.3.1 无线电波不规则
• 3.3.2 不规则感测模型
• 3.4 感测范围不规则下的连通与覆盖
• 3.5 本章小结
• 第4章 感测范围不规则下的节点部署算法
• 4.1 网格（Grid）
• 4.2 Delaunay三角化
• 4.2.1 概念
• 4.2.2 Delaunay三角化目标参考点的选择
• 4.3 感测范围不规则下的节点部署算法
• 4.3.1 DAWISR算法构建的坏境
• 4.3.2 DAWISR算法总体思想
• 4.3.3 DAWISR算法具体流程
• 4.3.4 DAWISR算法关键步骤
• 4.4 本章小结
• 第5章 算法实验验证
• 5.1 实验环境
• 5.1.1 仿真工具
• 5.1.2 网络环境
• 5.2 仿真实验结果
• 5.2.1 不规则感测模型
• 5.2.2 DAWISR算法运行情况
• C时的部署情况'>5.2.3 不同R_C时的部署情况
• 5.2.4 参考点TP与外心之比较
• 5.2.5 钝角三角形TP点优化策略
• 5.2.6 不同ξ时的部署情况
• 5.3 DAWISR算法有效性分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果