基于小世界模型的无线传感器网络路由算法的研究

论文摘要

无线传感器网络是通过许许多多的微型传感器节点构成,这些节点具有数据采集、无线通信的功能。一般情况下,传感器节点使用的是容量有限、不可以更换的电源,因此传感器节点的数据处理能力和通信能力非常有限。论文是在前人的理论基础上,围绕无线传感器网络的分簇路由协议和复杂网络中小世界模型理论相结合进行研究,提出了一种基于小世界模型的WSN分簇路由算法。同时,与近些年所兴起的压缩感知理论相结合,对目标节点进行探测定位研究。研究工作主要分为两个部分：1、首先根据利用复杂网络中小世界模型的特性,根据网络中节点的聚类系数和边介数来判定是否删除该边,使网络在平均路径长度变化不大的情况下提高网络的聚类系数,从而使得网络的拓扑结构更加清晰,优化了节点的路由选择。在簇首选择问题上,引入了平均剩余能量的概念,簇内任意一个节点每轮结束后的剩余能量大于所在簇的平均剩余能量才能够参与簇首竞争,再根据剩余能量和总能量的比值与随机数乘积的结果,与阈值进行比较选择簇首。最后,簇间通信采用多跳算法,减少距离较远的簇头节点的能量消耗,平衡网络的能量负载。经过Matlab仿真分析,本文算法性能要优于经典的LEACH算法。2、将基于小世界模型的分簇路由算法与压缩感知理论相结合进行目标源的定位探测。并且在经典的基追踪信号重构算法中,引入了阈值机制,提出了改进基追踪算法,提高网络簇数目较少情况下的信号重构性能,获得较为准确的定位信息。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与课题意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文章节安排
• 第二章 复杂网络理论
• 2.1 引言
• 2.2 复杂网络的基本概念
• 2.2.1 平均路径长度
• 2.2.2 聚类系数
• 2.2.3 度与度分布
• 2.2.4 介数
• 2.3 复杂网络模型
• 2.3.1 规则网络
• 2.3.2 随即图
• 2.3.3 小世界网络
• 2.3.4 无标度网络
• 2.4 本章小结
• 第三章 LEACH协议的研究与概述
• 3.1 引言
• 3.2 LEACH算法的概述
• 3.3 LEACH算法的物理模型
• 3.4 LEACH路由协议的具体描述
• 3.5 LEACH路由协议优缺点
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于小世界模型的WSN路由分簇算法
• 4.1 引言
• 4.2 基于小世界模型的WSN路由分簇算法
• 4.2.1 网络的拓扑优化
• 4.2.2 簇首的选择和簇间通信
• 4.2.3 基于小世界模型的路由分簇算法主要步骤
• 4.3 仿真与分析
• 4.3.1 仿真环境
• 4.3.2 仿真结果与分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于小世界模型的路由算法和压缩感知的目标定位
• 5.1 引言
• 5.2 压缩感知理论
• 5.2.1 信号的稀疏性
• 5.2.2 压缩感知理论
• 5.3 基于小世界分簇路由算法和改进基追踪压缩感知的目标定位
• 5.3.1 基于分簇路由算法和压缩感知的目标定位的系统模型
• 5.3.2 改进的基追踪信号重构算法
• 5.4 仿真与分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 硕士研究生期间发表的论文