發(fā)布時(shí)間：2017-10-19 11:27

  本文關(guān)鍵詞：面向水環(huán)境監(jiān)測(cè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 水環(huán)境監(jiān)測(cè) PEGASIS協(xié)議 雙鏈頭算法 距離閾值

【摘要】：水環(huán)境質(zhì)量的好壞,直接影響著人類的日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)發(fā)展可持續(xù)性等方方面面。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及與擴(kuò)大化,如今的社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了信息傳感技術(shù)高度網(wǎng)絡(luò)化的“物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代”,人們對(duì)于水環(huán)境保護(hù)與監(jiān)督也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)方案具有實(shí)時(shí)性差、監(jiān)測(cè)區(qū)域小、耗費(fèi)人力物力等缺點(diǎn),逐漸變得難以適應(yīng)當(dāng)今信息網(wǎng)絡(luò)化的潮流。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)集傳感器技術(shù)、嵌入式處理、無線通信、路由組網(wǎng)等多項(xiàng)技術(shù)于一體,可通過低成本的微電子集成傳感器對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行大范圍的信息感知,并通過相應(yīng)的組網(wǎng)協(xié)議將環(huán)境或者監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息上傳至用戶。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速進(jìn)步,也為水環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域帶來了全新的理念與發(fā)展。本文首先采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù),設(shè)計(jì)了一種基于Zig Bee與3G通信技術(shù)的新型水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng),完成了系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)、主要工作模塊以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì),并進(jìn)行了詳細(xì)的功能介紹。在此基礎(chǔ)之上,主要對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的組網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行了深入地研究:原有的Zig Bee組網(wǎng)方式并不適合大規(guī)模、復(fù)雜化的組網(wǎng)應(yīng)用,通過參考層次結(jié)構(gòu)路由的組網(wǎng)方式,提出一種適合水環(huán)境監(jiān)測(cè)這一特殊應(yīng)用領(lǐng)域的改進(jìn)組網(wǎng)算法。在組網(wǎng)算法的改進(jìn)方面,根據(jù)水環(huán)境監(jiān)測(cè)組網(wǎng)規(guī)模大、拓?fù)洵h(huán)境復(fù)雜、更換電池困難但是對(duì)通信速率要求相對(duì)不高等特點(diǎn),經(jīng)過分析,本文采用PEGASIS協(xié)議作為組網(wǎng)基礎(chǔ);借鑒蟻群相遇算法,采用雙鏈頭方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c信息傳輸,從而縮短了網(wǎng)絡(luò)的通信時(shí)延;通過對(duì)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)CC2530進(jìn)行丟包率實(shí)驗(yàn)測(cè)試,確定出數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸?shù)木嚯x閾值,并作為相鄰節(jié)點(diǎn)間距的限定權(quán)重,進(jìn)一步平衡了全網(wǎng)能耗與通信質(zhì)量之間的關(guān)系。最后,通過MATLAB進(jìn)行模擬仿真,并對(duì)算法的適用性進(jìn)行了討論。仿真結(jié)果顯示,本文提出的組網(wǎng)協(xié)議適合大規(guī)模組網(wǎng)應(yīng)用,能夠通過均衡全網(wǎng)能耗延長網(wǎng)絡(luò)壽命,對(duì)全網(wǎng)通信質(zhì)量的優(yōu)化效果明顯。算法的設(shè)計(jì)符合水環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn),為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在此領(lǐng)域的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 水環(huán)境監(jiān)測(cè) PEGASIS協(xié)議 雙鏈頭算法 距離閾值
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X832;TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究目的和意義10-11
• 1.2 水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究概況11-12
• 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述12-16
• 1.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介13-14
• 1.3.2 無線組網(wǎng)技術(shù)調(diào)研14-16
• 1.4 論文主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)16-18
• 第2章 基于Zig Bee與 3G通信的水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究18-34
• 2.1 基于Zig Bee與 3G通信的水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案18-20
• 2.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)18-19
• 2.1.2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案19-20
• 2.2 Zig Bee與 3G通信技術(shù)概述20-25
• 2.2.1 Zig Bee協(xié)議棧規(guī)范介紹20-23
• 2.2.2 Zig Bee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)23-24
• 2.2.3 3G通信技術(shù)介紹24-25
• 2.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)組成25-29
• 2.3.1 監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)25-26
• 2.3.2 網(wǎng)絡(luò)基站的設(shè)計(jì)26-28
• 2.3.3 視頻采集與 3G通信模塊的設(shè)計(jì)28-29
• 2.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)組成29-32
• 2.4.1 Zig Bee設(shè)備程序設(shè)計(jì)29-31
• 2.4.2 基于UDP的數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計(jì)31-32
• 2.5 系統(tǒng)組網(wǎng)需求分析32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第3章 系統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)的研究基礎(chǔ)34-42
• 3.1 基于層次結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議34-37
• 3.1.1 基于層次結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議的思想34-35
• 3.1.2 PEGASIS協(xié)議簡(jiǎn)介35-37
• 3.1.3 PEGASIS協(xié)議的不足37
• 3.2 蟻群算法在路由組網(wǎng)中的應(yīng)用37-41
• 3.2.1 蟻群算法的基本原理38-39
• 3.2.2 蟻群算法的實(shí)現(xiàn)步驟39
• 3.2.3 蟻群算法用于路由組網(wǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)39-41
• 3.3 本章小結(jié)41-42
• 第4章 基于距離閾值的雙鏈頭PEGASIS協(xié)議改進(jìn)算法42-53
• 4.1 算法改進(jìn)的基本思想42-43
• 4.2 蟻群算法的自適應(yīng)改進(jìn)43-45
• 4.3 雙鏈頭算法45-47
• 4.3.1 蟻群相遇算法簡(jiǎn)介45-46
• 4.3.2 拓?fù)涑涉滊A段46-47
• 4.3.3 數(shù)據(jù)傳輸階段47
• 4.4 距離閾值的應(yīng)用與分析47-50
• 4.4.1 距離閾值的必要性48-49
• 4.4.2 具體實(shí)施方案49-50
• 4.5 協(xié)議整體流程50-51
• 4.6 本章小結(jié)51-53
• 第5章 模擬實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析53-60
• 5.1 仿真工具簡(jiǎn)介53-54
• 5.2 仿真結(jié)果分析54-59
• 5.2.1 仿真模型及參數(shù)設(shè)置54-55
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析55-58
• 5.2.3 本文算法適用性的討論58-59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果66-67
• 致謝67-68
• 作者簡(jiǎn)介68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1060831