人体动作捕捉系统中无线传感网络的拥塞控制策略研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________全日制专业学位硕士论文人体动作捕捉系统中无线传感网络的拥塞控制策略研究学位申请人：于庆庆学科领域：控制科学与工程校内导师：陈鹏展副教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和

2、致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。

3、学生本人签名日期校内导师签名日期校外导师签名日期摘要人体动作捕捉系统中无线传感网络的拥塞控制策略研究摘要人体动作捕捉系统现如今在影视制作、游戏互动、医疗康复等领域已渐渐变得主流且成熟，而基于无线惯性传感器网络的人体动作捕捉系统由于受限于无线网络的诸多问题尚未得到广泛应用，其中，无线网络的拥塞问题是其无法扩大应用规模的一个重要因素。无线网络的拥塞控制是无线传感网络中的一个关键技术，短时间的拥塞可能会由于数据包丢失导致系统检测结果的偏差；长时间的拥塞则会极大的影响到网络性能，甚至造成网络崩溃，系统无法正常运行。本文在阐述了拥塞

4、控制策略的相关背景以及研究的现状后，针对人体动作捕捉系统的网络特点，提出了一种具有全局性的拥塞控制策略，并研究了系统的无线网络节点的拓扑结构、网络层的主动管理队列机制以及传输控制层的TCP拥塞控制算法等相关内容。文中采用星型拓扑结构作为系统的网络组成，并且针对该拓扑结构的特点，在网络中心节点的网络层采用了一种自适应调整的主动队列管理机制—ARED算法，更灵活的管理来自不同发送节点的数据；然后在网络的发送节点中提出了一种改进的TCP拥塞控制算法—TCP-NewIllinois算法，通过该算法实时检测网络拥塞级别来调整发送节点

5、的发送速率，从而避免网络拥塞产生。为了验证提出的拥塞控制策略的有效性，本文通过NS-3网络仿真平台搭建了点对多点的通信实验，通过与未部署该策略的无线网络节点的性能指标进行对比，证明了该策略的强鲁棒性、高吞吐量以及高传输效率的优点，完全能够满足系统的网络要求；最后通过模拟人体动作捕捉系统的无线传感网络节点结构，在NS-3平台搭建了更为真实的网络环境，通过实验实时输出系统网络的吞吐量、时延、抖动等指标，为今后在人体动作捕捉系统硬件平台上实现该策略提供了基本依据，具有较好的理论与实用价值。关键词：拥塞控制，星型拓扑结构，ARED

6、算法，TCP-NewIllinois算法，NS-3仿真平台IAbstractResearchonCongestionControlStrategyofWirelessSensorNetworkinHumanMotionCaptureSystemABSTRACTThehumanmotioncapturesystemisnowbecomingmainstreamandmatureinthefieldsoffilmmaking,gameinteraction,medicalrehabilitationandsoon.Howeve

7、r,thehumanmotioncapturesystembasedonwirelessinertialsensornetworkshasnotbeenwidelyusedbecauseofthemanyproblemsexistinginthewirelessnetwork.Amongthem,thecongestionproblemofwirelessnetworkisanimportantfactorthatcannotexpandtheapplicationscale.Congestioncontrolforwir

8、elessnetworksisoneofthekeytechnologiesinwirelesssensornetworks.Shorttimecongestionmayleadtothedeviationofsystemdetectionresultsduetodatapacketloss.Longt