發(fā)布時間：2017-12-19 22:20

  本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點部署及拓?fù)渲貥?gòu)問題研究　出處：《南京理工大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的諸個傳感器經(jīng)由無線通信方式構(gòu)成的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其作用是合作地感知、采集及處理監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)狀態(tài)信息,并將信息傳遞給觀測者。要發(fā)揮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的作用、良好實現(xiàn)各項功能,首先就需要科學(xué)部署傳感器節(jié)點的位置、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點部署是否合理很大程度上決定了網(wǎng)絡(luò)的性能,同時還會影響網(wǎng)絡(luò)資源的管理。針對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量會隨著網(wǎng)絡(luò)的運行而逐漸下降的現(xiàn)象,本文重點研究了感知能力異構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點部署及拓?fù)渲貥?gòu)問題。主要研究工作如下：(1)研究了有向傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點部署和拓?fù)渲貥?gòu)問題。針對確定性部署網(wǎng)絡(luò)和隨機部署網(wǎng)絡(luò),分別提出了集中式的貪婪優(yōu)化部署算法和分布式的節(jié)點感知方向調(diào)節(jié)算法,使得網(wǎng)絡(luò)在滿足覆蓋需求的同時,減少網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成本和活躍傳感器節(jié)點數(shù)目,進而達到降低網(wǎng)絡(luò)能耗、提高通信質(zhì)量的目的。為了均衡網(wǎng)絡(luò)能耗,還設(shè)計了一種分布式的冗余節(jié)點調(diào)度協(xié)議,用于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲貥?gòu)。(2)針對一類不確定事件監(jiān)測問題,提出了一種事件驅(qū)動的傳感器網(wǎng)絡(luò)部署方法。初始部署階段采用隨機深度調(diào)節(jié)的方法讓節(jié)點均勻分布,以捕捉到更多的事件。重部署階段節(jié)點則根據(jù)探測到的事件信息,基于虛擬力的方法進行移動。通過引入分簇控制的思想,把節(jié)點移動范圍限制在各個簇內(nèi),從而降低重部署的規(guī)模,保證了網(wǎng)絡(luò)的連通性。并針對運動事件,給出了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機制。(3)在沒有地理位置信息的情況下,設(shè)計了一種基于閉合包圍的冗余節(jié)點調(diào)度算法。首先,文中給出并證明了基于閉合包圍節(jié)點集的冗余節(jié)點以及覆蓋空洞邊界節(jié)點的判定規(guī)則。然后,提出了冗余節(jié)點調(diào)度方法,包括節(jié)點的休眠調(diào)度和覆蓋空洞修復(fù)兩個方面。該機制可以在保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能的同時有效減少活躍節(jié)點數(shù)目。最后,給出了基于該冗余節(jié)點調(diào)度算法的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機制。(4)針對傳感器網(wǎng)絡(luò)難以實現(xiàn)完全覆蓋的情況,研究了陷阱覆蓋方式下陷阱空洞的檢測和修復(fù),提出了分布式的檢測和修復(fù)方法。陷阱空洞檢測方法利用有效弧段的概念,可以讓節(jié)點分布式自主地確定空洞邊界曲線,從而得到精確的空洞信息,判斷出該空洞是否是陷阱空洞。陷阱空洞修復(fù)方法則是基于邊權(quán)圖概念,通過多輪計算確定新增節(jié)點的位置。(5)為解決網(wǎng)絡(luò)連通問題,提出一種初始部署階段用于改善網(wǎng)絡(luò)容錯性能的網(wǎng)絡(luò)分裂預(yù)防機制。該機制可以分布式執(zhí)行,而且每個節(jié)點只需要知道一跳鄰居節(jié)點的信息,因而該方法亦可擴展到大型網(wǎng)絡(luò)中使用。該機制由兩部分組成：第一,利用基于本地最大單純復(fù)形的關(guān)鍵節(jié)點檢測算法,自主地確定自己是否是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械年P(guān)鍵節(jié)點,并為每個關(guān)鍵節(jié)點指派一個備份節(jié)點;第二,根據(jù)貪婪規(guī)則,在合適的位置上部署新的節(jié)點,用以修復(fù)拓?fù)淇斩础?br/> 【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5;TP212.9

【參考文獻】

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本文編號：1309648