本文關(guān)鍵詞：基于虛擬力的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)優(yōu)化部署研究

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【摘要】：作為一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)是通過多跳、自組織進(jìn)行通信,它的末梢是可以感知和監(jiān)測外部世界的傳感器。WSN設(shè)置靈活,設(shè)備位置可以隨時(shí)更改,還可以跟互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有線或無線方式的連接。近十年來,WSN已經(jīng)受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界越來越大的關(guān)注,并已廣泛應(yīng)用于民用和軍事領(lǐng)域。節(jié)點(diǎn)部署是WSN的基礎(chǔ)研究工作之一,合理的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署算法有助于減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)冗余、提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率、均衡節(jié)點(diǎn)能耗。節(jié)點(diǎn)部署問題就是在指定的監(jiān)測區(qū)域內(nèi),根據(jù)特定的要求來布置傳感器節(jié)點(diǎn)。但監(jiān)測區(qū)域有可能會是惡劣環(huán)境,使得無法更換傳感器節(jié)點(diǎn)或給節(jié)點(diǎn)充電,這給節(jié)點(diǎn)部署帶來極大的技術(shù)挑戰(zhàn)。論文針對WSN節(jié)點(diǎn)部署算法展開研究。全文安排如下:第1章介紹課題研究的背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀;第2章介紹WSN網(wǎng)絡(luò)基本概念,包括其體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用;第3章分析了目前使用的虛擬力算法特點(diǎn)和應(yīng)用環(huán)境,針對其存在的缺點(diǎn)和應(yīng)用局限性進(jìn)行了相關(guān)改進(jìn),提出一種適合WSN網(wǎng)絡(luò)部署的改進(jìn)虛擬力算法(WVFA);第4章對提出的改進(jìn)虛擬力算法進(jìn)行性能仿真與分析;結(jié)論對全文進(jìn)行總結(jié),指出本論文的不足之處,并對其發(fā)展方向進(jìn)行了展望。第3、4章是本論文的研究重點(diǎn)。在第3章中,為了實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋,提出一種基于虛擬力的WSN節(jié)點(diǎn)部署算法,該算法不僅研究區(qū)域最優(yōu)覆蓋,還考慮移動節(jié)點(diǎn)的能耗問題。針對區(qū)域內(nèi)部覆蓋,首先將節(jié)點(diǎn)間虛擬力的作用范圍縮小到通信范圍內(nèi),然后從無縫覆蓋的角度出發(fā)確定節(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生作用力的閾值;對于邊界覆蓋問題,由節(jié)點(diǎn)在邊界處覆蓋冗余最小時(shí)確定節(jié)點(diǎn)到邊界的最短距離。這樣使得所有節(jié)點(diǎn)受力數(shù)目減小,易于所有節(jié)點(diǎn)達(dá)到受力平衡狀態(tài),實(shí)現(xiàn)最優(yōu)覆蓋。此外,所有節(jié)點(diǎn)移動距離的平均值反映網(wǎng)絡(luò)整體能耗的大小,標(biāo)準(zhǔn)差反映了節(jié)點(diǎn)能耗的差異,為了減小節(jié)點(diǎn)移動距離的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差,在節(jié)點(diǎn)位置更新中增加一個(gè)與該節(jié)點(diǎn)上一時(shí)刻受力大小相關(guān)的權(quán)值,最后實(shí)現(xiàn)最大化覆蓋,最小化能耗。第4章是算法的性能仿真,結(jié)果表明:WVFA算法在提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率以及降低網(wǎng)絡(luò)能耗方面的性能均優(yōu)于VFA、CBS、HLVFA算法,它有效地延長了網(wǎng)絡(luò)生命周期,實(shí)現(xiàn)了WSN的優(yōu)化部署。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)部署 虛擬力算法 加權(quán) 網(wǎng)絡(luò)覆蓋率 節(jié)點(diǎn)移動距離
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 論文研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11
• 1.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)部署算法研究11-12
• 1.3 論文內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排12-13
• 1.4 本章小結(jié)13-14
• 2 WSN感知模型與節(jié)點(diǎn)部署14-29
• 2.1 WSN簡介14-20
• 2.1.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)14-17
• 2.1.2 網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)17-18
• 2.1.3 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用18-20
• 2.2 節(jié)點(diǎn)感知模型20-23
• 2.2.1 布爾感知模型20-21
• 2.2.2 指數(shù)感知模型21
• 2.2.3 概率感知模型21-23
• 2.3 節(jié)點(diǎn)部署評價(jià)指標(biāo)23-24
• 2.3.1 覆蓋率23
• 2.3.2 覆蓋效率23
• 2.3.3 覆蓋增加率23
• 2.3.4 移動距離23-24
• 2.4 經(jīng)典的節(jié)點(diǎn)部署算法24-28
• 2.4.1 粒子群優(yōu)化算法24-25
• 2.4.2 遺傳算法25-27
• 2.4.3 增量式部署27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 3 基于虛擬力的WSN節(jié)點(diǎn)部署算法設(shè)計(jì)29-45
• 3.1 虛擬力算法29-30
• 3.1.1 算法描述29-30
• 3.1.2 虛擬力算法特點(diǎn)30
• 3.2 改進(jìn)的虛擬力節(jié)點(diǎn)部署算法30-44
• 3.2.1 節(jié)點(diǎn)分布30-33
• 3.2.2 受力分析33-40
• 3.2.3 節(jié)點(diǎn)位置更新40-43
• 3.2.4 算法流程43-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 4 性能分析與仿真45-53
• 4.1 仿真環(huán)境45-46
• 4.2 仿真結(jié)果與分析46-52
• 4.2.1 網(wǎng)絡(luò)覆蓋率46-49
• 4.2.2 節(jié)點(diǎn)能耗49-52
• 4.3 本章小結(jié)52-53
• 結(jié)論53-55
• 致謝55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果59

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1043729