探析无线传感器网络中的覆盖优化算法与连通问题研究

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1、同济大学交通运输工程学院硕士学位论文无线传感器网络中的覆盖优化算法与连通问题研究姓名：翟正怡申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：董德存;曾小清20080201摘要无线传感器网络是当今国际国内学术研究备受关注的、多学科交叉的前沿热点领域，它的发展得益于计算、通信、传感等技术的大力进步。无线传感器网络有着广泛的应用前景，在工业界和学术界都引起了广泛的关注。覆盖和连通问题是无线传感器网络中的基本问题，是直接影响网络性能和服务质量的关键因素之一。覆盖与连通问题也直接影响着网络能否正常工作，以及网络寿命、能耗，服务质量等诸多问题。所以，对覆盖与连通问题的研究有着及其重要的理论意义和现

2、实意义。本文在对国内外无线传感器网络覆盖与连通问题的研究进行详细分类的基础上，研究确定性网络与随机分布网络的覆盖优化问题，并同时兼顾了网络的连通性问题。本文旨在充分利用每个传感器节点的圆形传感覆盖范围，得出监测区域面积、传感器节点数及节点传感覆盖范围之间的关系。对于确定性布置节点网络，通过理论证明与数学推导，提出了确定性网络的正六边形网格划分方法。计算结果表明，该正六边形网格划分方法比传统的正方形网格划分方法使用更少的节点数，而且在数据长距离传输上能耗更少。正六边形网格划分方法显示了很好的特性。对于随机布置节点网络，本文通过利用节点的传感半径划分正六边形网格来研究网络的覆盖性。通过大量的数

3、学推导、理论证明与计算，得出正六边形网格内节点数与完全覆盖的关系。最后通过泊松分布的特性得出了整个网络需要的节点数与网格数的关系。从最后的计算结果可以看出，实现网络无缝覆盖需要很高的节点密度。关键词：无线传感器网络，覆盖优化，连通，正六边形网格Abstract一————-————————————————————————————_——————————————————一ABSTRACTWireleSSsensornetworkisanewresearcharearaisedalotofattentionfrominhomeandabroad，itsdevelopmentbasedonthepr

4、ogressofcomputing，communicationandsensing．Wirelesssensornetworkhasgreatapplicationfuture，SOitgetsmuchfocusbothfromreachandindustrialcircleandacademe．Coverageandconnectivityproblemconstitutefundamentalelementsinwirelesssensornetwork，andtheyarealsothekeypointstoaffectnetworkperformanceandQoS．Thecove

5、rageprobleminwirelesssensornetworkindicatesthateverypointinthemonitoredareamustbecoveredbyatleastonesensingnode．Connectivitymeansthatnoisolatenodesinthewholenetwork,anytwoneighbornodescancommunicatewitheachother．Coverageandconnectivitynotonlyinfluencethepropertyofthewirelesssensornetwork,butalsode

6、termineotherfactorssuchaslifetime，energyconsumptionetc．Sotheresearchoncoverageandconnectivityboastgreatsignificance．Inthispaper,theclassificationandresearchofcoverageandconnectivityinwirelesssensornetworkareintroducedbriefly．Then，startwithgridnetwork，weproposedanewmethodofregularhexagonalgridplotf

7、orwirelesssensornetwork·Bymeansoftheoreticalprovingandcomputing，theresultshowsthatthismethodofgridplotnotonlydemandlesssensornodes，butalsohaveaveryoutstandinglowenergy-consumingcharacteristic．Forrandomdistributed