无线传感器网络可信信息覆盖模型与控制研究

《无线传感器网络可信信息覆盖模型与控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号__________学号D201077445学校代码__________10487密级____博士学位论文无线传感器网络可信信息覆盖模型与控制研究学位申请人：邓贤君学科专业：信息与通信工程刘文予教授指导教师：王邦副教授答辩日期：2014.01万方数据万方数据ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringResearchonConfidentInformationCoverageModelandControlin

2、WirelessSensorNetworksPh.D.Candidate:XianjunDengMajor:InformationandCommunicationEngineeringSupervisor:Prof.WenyuLiuA.Prof.BangWangHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan，Hubei430074，P.R.China2014.01万方数据万方数据独创性声明本人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，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已

3、经发表或撰写过的研究成果。对本论文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于保密□，在_____年解密后适用本授权书。不保密R。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期

4、：年月日日期：年月日万方数据万方数据华中科技大学博士学位论文摘要覆盖反映和刻画一个区域被感测程度的优劣，它是度量无线传感器网络性能和服务质量的重要和关键指标之一，也是衡量一个无线传感器网络成功与否的关键因素之一。随着无线传感器网络的兴起和广泛应用，覆盖问题得到了广泛的关注和研究。覆盖问题的解决很大程度上依赖于节点覆盖模型。节点覆盖模型作为覆盖问题中的基础研究问题和关键组成部分之一，主要通过传感器节点与空间点或区域的几何关系来刻画传感器节点的感测能力和感测质量。节点覆盖模型与传感器的种类以及与传感器网络的具体应用有着密切的关系。当前覆盖问题的研究还存在以下一些不足之处：(1)当

5、前绝大多数的覆盖问题的研究还是基于圆盘覆盖模型。圆盘覆盖模型是一种过于简化的模型，不能准确地反映传感器感测功能与被感测环境变量之间的复杂关系；(2)当前的覆盖模型对所依据的信号对象的建模过于简单，没有充分考虑到被感测环境变量本身所具有的空间相关性；(3)绝大多数研究工作只考虑了单模覆盖问题，很少考虑多模覆盖的情形。为了解决上述不足，本文基于无线传感器网络在实践应用中的需求，从信息重建的视角出发，从以下三个方面展开了深入研究：(1)提出了一种全新的节点覆盖模型，即可信信息覆盖模型。通过对环境变量的空间相关性的建模和普通克里金重建函数的采用，可信信息覆盖模型把重建精度、重建质量同

6、重建点与其周围的传感器节点的几何距离和几何分布联系起来。基于所提的可信信息覆盖模型，面向应用需求，在确定性部署策略下可以确定完全可信信息覆盖一个区域所需的节点数目及它们所处的空间位置。此外，可信信息覆盖模型还可以兼容经典的圆盘覆盖模型。仿真结果表明，基于可信信息覆盖模型的随机节点部署能够大大降低节点密度。(2)无线传感器网络的很多实际应用均有很苛刻的覆盖精度要求，同时要求网络有尽可能长的运行时间。本文基于可信信息覆盖模型，设计了一种新颖的贪婪式节点调度算法来延长网络的运行时间和寿命。该算法的核心思想是把部署的节I万方数据华中科技大学博士学位论文点进行逻辑组合，分成数目最大的多

7、组节点集合，每组节点集合在一个时间段内能提供网络应用所需的可信信息覆盖。在一个时间段内，环境变量的重建和可信信息覆盖只由一组处于激活和工作状态的节点负责完成，剩余所有节点进入休眠状态，以节省能量。不同的节点集合轮流进入激活和工作状态，以最大化网络运行时间和寿命。仿真结果显示，本文所提的节点调度算法能有效延长网络运行时间和寿命，并且性能要优于其它两种典型的同类算法。(3)基于可信信息覆盖模型，本文提出了多模可信信息覆盖问题（M2CIC），其目标是最大化无线传感器网络的运行寿命，该网络由随机部署的装配了多种