隨著無線傳感器網絡技術被重視程度不斷加深,它已經被應用于國防軍事、建筑狀態(tài)監(jiān)控、醫(yī)療救護、信息家電等諸多領域。無線傳感器網絡具有大規(guī)模、易部署、環(huán)境適應性強等特點,這些特點決定它能有效的運用于頻譜監(jiān)測領域。當無線傳感器節(jié)點布置到人工很難干預的區(qū)域,有線網絡、4G等網絡技術將無法應用于這類沒有基礎設施的區(qū)域。因此,為了讓隨機部署的節(jié)點能有效的組成一個協同工作的網絡,需要研究無線傳感器網絡自組網路由協議,同時考慮到所有節(jié)點采用電池供電,部署出去之后無法給節(jié)點進行電池替換,如何延長網絡生存周期是研究路由協議的一個重要考慮因素。本文是在實驗室承接的十三五預研項目“拋撒式XXXX技術研究”的基礎上進行研究。本文所述應用中是通過飛行器空投、火炮投射等拋撒方式將一定數量的無線傳感器節(jié)點部署到戰(zhàn)場等人跡很難到達的區(qū)域,針對這一應用場景,首先研究了體系結構和網絡拓撲結構,然后分析了現有的經典路由協議及其適用場景,選擇了合適的基礎協議LEACH協議,接著對該協議和兩個改進協議LEACH-C、LEACH-DCHS進行了研究,最后在優(yōu)化簇頭節(jié)點位置分布和減少簇頭選舉能耗兩方面進行改進。1.針對本文應用中無線傳感器網絡具備的大規(guī)模特性以及LEACH協議在規(guī)模較大的應用中簇頭節(jié)點隨機產生導致簇頭節(jié)點在簇內位置不佳的問題,引入劃分聚類算法進行改進。首先將隨機部署在監(jiān)測區(qū)域的節(jié)點按照算法規(guī)則劃分成一定數量的簇,然后考慮節(jié)點剩余能量、簇內節(jié)點到本簇內聚類中心節(jié)點的距離和節(jié)點到網絡匯聚節(jié)點距離三個因素設計簇頭選舉機制,通過該機制選擇合適的簇頭節(jié)點,并根據簇頭剩余能量進行更替,均衡整體網絡能耗。最后對改進算法進行仿真分析,驗證改進效果。2.針對本文應用中節(jié)點采用電池供電這一特征,對LEACH協議進行了節(jié)能改進。LEACH協議在每輪都會重新進行全網選舉新簇頭,而實際在一些輪次里很多簇頭節(jié)點并沒有消耗很多能量,這種情況下進行全網選舉就會產生不必要的能量損耗,因此,在改進協議中引入了兩個能量閾值E_(th) _1和E_(th) _2,其中E_(th1)用來判決是否需要執(zhí)行全網選舉,減少整個網絡內進行大規(guī)模選舉的次數;E_(th2)用于判斷局部簇內選舉時,簇頭節(jié)點是否延續(xù)上一輪的簇頭身份,減少局部簇內進行簇頭選舉的次數。同時設計了一種睡眠喚醒機制,延緩首節(jié)點死亡時間。通過仿真分析,改進協議在網絡整體生存時間和網絡的穩(wěn)定性都得到了提高。最后詳細介紹了頻譜監(jiān)測無線傳感器網絡測試環(huán)境以及基于嵌入式WEB的無線自組網通信模塊參數配置方法,然后對節(jié)能改進協議和原協議的實際測試效果進行了對比分析。由測試結果可知,改進后的自組網路由協議相比于基礎協議在延長網絡生存時間上得到了提升。
【學位單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.5;TP212.9
【部分圖文】：

西安電子科技大學碩士學位論文度分類由建立時間可以劃分為先應式路由、反應式路的通過發(fā)送廣播包、接受應答包的形式建立路時性較好，但是維護的開銷很大，現有的主動由是任務觸發(fā)時才即時的發(fā)現路由然后進行數資源開銷相對較小，常見的反應式路由有 DS由協議景詳細介紹幾種現有經典的平面路由協議和分議(Flooding)

SPIN協議流程圖

5圖 1.3 LEACH 協議數據流向圖ACH 協議是目前所知最早的無線傳感器網絡分層路由協議，之后國用場景在該協議的基礎上提出了多種改進協議。該協議的接本結將整個網絡中的節(jié)點分成若干個簇，簇內的簇頭節(jié)點收集成員節(jié)點在去冗余融合后發(fā)送給匯聚節(jié)點，顯而易見，簇頭節(jié)點的能量消耗點。因此該協議提出了“輪”的概念，每一輪都利用隨機的方法生
【參考文獻】

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1 湯大榮;汪連棟;郭彪;;戰(zhàn)場電磁空間安全體系基本要素探析[J];電子信息對抗技術;2014年06期

本文編號：2882767