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基于GIS地学传感器网络拓扑控制及路由算法的研究

2020-12-10阅读(527)

基于GIS地学传感器网络拓扑控制及路由算法的研究

论文摘要

本文将GIS的空间分析功能应用于无线传感器网络的汇聚节点与特征点的选取以及网络布设过程中，将动态地理路由算法应用于普通无线传感器节点向汇聚节点传送数据的路由选择过程，优化PDT算法的数据压缩过程以减少汇聚节点向基站的数据传送量。将GIS的空间分析功能使用于无线汇聚节点的选取过程，利用了GIS空间定位准确善于进行空间分析且图形化地图显示的优势，使汇聚节点的选取过程更加准确快速直观，大幅度地减少无线汇聚节点选取的工作量。将GIS的视域分析与缓冲区分析应用到无线传感器网络的布设过程中，在网络布设过程中使用了GIS的三维模型并将影响因子加入到布设过程，使节点的布设过程更加逼近实际情况，经与实际的硬件验证表明基于GIS的无线传感器网络的布设更加直观并有较大的精度。针对汇聚节点空间拓扑结构不断变化的情况，本文将PDT算法做了优化，使其能在拓扑结构不断改变的情况下对MST树不断进行更新并时刻保持最优的汇聚路由选择。针对普通无线传感器节点空间拓扑结构实时变化下的最优路径选择问题,本文提出基于Bellman-Ford算法的分布式动态地理路由算法。实验与仿真结果表明该算法可以迅速完成动态最优路径的计算,并在处理复杂的网络拓扑结构以及突发的网络拥塞状况时有优异的表现。实验仿真结果显示，在对含有大量节点的复杂网络的动态最优路径的计算中，分布式动态地理路由算法较传统算法节约计算时间百分比大约在50%至70%，并且网络中节点越多节约的计算时间百分比越大；在处理突发网络拥塞的情况时，分布式动态地理路由算法较传统静态最短路径算法节约路径权重百分比在45%至50%。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 地学传感器网络
  • 1.1 引言
  • 1.2 研究意义
  • 1.3 各章节安排
  • 第二章 从地理信息系统走向地理信息科学
  • 2.1 地理信息系统的三种视角
  • 2.2 地理信息科学
  • 第三章 基于 GIS 的无线汇聚节点提取
  • 3.1 使用无线传感器节点作为新型观测手段的优势
  • 3.2 使用 GIS 辅助完成汇聚节点的提取过程的优点
  • 3.3 汇聚节点提取过程
  • 3.3.1 实验仿真数据
  • 3.3.2 汇聚节点提取过程
  • 第四章 特征点提取
  • 4.1 以数据为中心的无线传感器网络的设计
  • 4.2 无线节点布设中的实验评估
  • 4.3 特征节点提取过程
  • 4.3.1 分割子区域的最小外接矩形
  • 4.3.2 选择子区域的中心节点
  • 4.3.3 选择自区域的特征节点
  • 4.3.4 实验评估结果
  • 第五章 基于 ARCGIS 的 MESHAP 节点的布设分析
  • 5.1 通视分析
  • 5.1.1 分析区域三位侧视图
  • 5.1.2 三维俯视图
  • 5.1.3 视域分析
  • 5.2 实验对比与结果分析
  • 5.2.1 实验条件
  • 第六章 支持网络拓扑可变的 PDT 算法仿真与分析
  • 6.1 仿真软件 NS2
  • 6.2 无线网络 MST 拓扑的自动构建
  • 6.2.1 引述
  • 6.2.2 PDT算法过程
  • 6.3 无线网络的 MST 拓扑结构
  • 6.4 NS2 仿真实验过程
  • 6.4.1 网络初始视图
  • 6.4.2 构建 MST 树的一个分支 0-1-2-3-4-6-7-8 的过程
  • 6.4.3 MST树的一个分支 8-0 数据回传过程
  • 6.4.4 构建 MST 树的一个分支 0-2-9 的过程
  • 6.4.5 MST树的一个分支 9-0 数据回传过
  • 6.4.6 构建 MST 树的一个分支 0-1-3-4-5 的过程
  • 6.4.7 MST树的一个分支 5-0 数据回传过
  • 6.4.8 MST树 3 个分支的网络拓扑构建图
  • 6.5 由于节点的移动导致网络拓扑发生改变
  • 6.5.1 构建新 MST 树的一个分支 0-2-3-4-6-7-8 的过程
  • 6.5.2 新 MST 树的一个分支 8-0 数据回传过程
  • 6.5.3 构建新 MST 树的一个分支 0-2-3-5 的过程
  • 6.5.4 新 MST 树的一个分支 5-0 数据回传过程
  • 6.5.5 构建新 MST 树的一个分支 0-9 的过程
  • 6.5.6 新 MST 树的一个分支 9-0 数据回传过程
  • 6.5.7 构建新 MST 树的一个分支 0-1 的过程
  • 6.5.8 新 MST 树的一个分支 1-0 数据回传过程
  • 6.5.9 新 MST 树 4 个分支的网络拓扑构建图
  • 6.5.10 汇聚节点移动图
  • 6.6 数据汇聚及压缩过程
  • 6.6.1 拓扑结构发生变化之前
  • 6.6.2 拓扑结构发生变化之后
  • 6.7 本章小结
  • 第七章 面向空间拓扑结构变化的动态最优路径设计
  • 7.1 引言
  • 7.2 国内外研究现状
  • 7.3 分布式计算
  • 7.3.1 交通网络的分解过程
  • 7.3.2 仿真实验设备
  • 7.3.3 仿真实验过程与对比结果
  • 7.4 算法仿真过程
  • 7.4.1 实时交通流量模拟
  • 7.4.2 最优路径动态选择解决思路
  • 7.5 实验结果及分析
  • 7.5.1 实验运行结果及分析对比分析
  • 7.5.2 静态与动态路径选择结果对比分析
  • 7.6 本章小结
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 在攻读硕士学位期间所参加的项目

    • 相关论文文献

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