受控移动性在无线传感器网络中的应用研究

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1、分类号TP393学校代码10590UDC621.3密级公开深圳大学硕士学位论文受控移动性在无线传感器网络中的应用研究学位申请人姓名陈臻专业名称信息与通信工程学院（系、所）信息工程学院指导教师姓名王娟副教授原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文受控移动性在无线传感器网络中的应用研究是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者签名

2、：日期：年月日受控移动性在无线传感器网络中的应用研究摘要无线传感器网络作为一项具有前景的新型信息采集技术，日益得到国内外各界的高度重视。近年来，有学者考虑在无线传感器网络中引入移动元素以均衡节点的能耗、延长网络寿命。移动元素的引入为网络控制和网络优化提供了新的思路和手段。本文以修复无线传感器网络的覆盖空穴、优化网络能耗和延长网络寿命为目标，围绕受控移动性在无线传感器网络中应用的优势及效果展开研究，论文的主要工作总结如下：1)为了在修复覆盖空穴的同时均衡节点的能耗并保证网络的能效性，本文考虑在无线传感器网络中引入具备受

3、控移动能力的节点，设计优化节点布局的多目标优化问题，并提出一种受控移动节点的布局优化策略(ControllableMobilitySchemebasedonGeneticAlgorithms,CMSGA)。策略引入非支配排序多目标优化遗传算法(Non-dominatedSortingGeneticAlgorithm-II,NSGA-II)的寻优机制，以所设计的适应度函数为优劣评判标准，可以经过一定次数的迭代收敛至最优值，从而确定移动节点的布局优化方案。仿真结果表明，所提出的布局优化策略CMSGA可以修复覆盖空穴并延长

4、网络的寿命。2)在利用无人机(UnmannedAerialVehicle,UAV)收集数据的无线传感器网络中，本文以优化能耗和延长网络寿命为目标，考虑分层的数据收集算法框架，提出一种由遗传算法优化访问路径的无人机辅助数据收集算法(UAV-AssistedDataCollectingbasedonGeneticAlgorithm,UADC-GA)，并将算法分为路点选择策略和路径规划策略两部分加以实现。在路点选择策略方面，UADC-GA联合考虑将能耗和能量均衡性作为优化目标设计适应度函数，并引入遗传算法(GeneticA

5、lgorithm,GA)的寻优机制求解最佳方案。在路径规划策略方面，UADC-GA考虑最小化UAV遍历路点的路径距离，并引入蚁群算法(AntColonyAlgorithm,ACA)求解最短路径。仿真结果表明，在没有明显增加UAV飞行距离的情况下，UADC-GA算法能够更有效地均衡节点能量、延长网络寿命，并且其效果比相关文献中提出的UADC-LEACH算法更接近系统分析下的理论数值仿真结果。关键词：无线传感器网络；受控移动性；网络寿命；多目标优化；遗传算法IResearchonApplicationsofControl

6、lableMobilityinWirelessSensorNetworksAbstractWiththedevelopmentboomofcommunication,sensorandcomputertechnology,wirelesssensornetworkshavebeenproposedasanewmethodforinformationgathering.Recentyears,novelapproachesofutilizingcontrollablemobileelementsfornetworkco

7、ntrolandnetworkoptimizationhavebeenstudied.Mobileelementsinthenetworkareconsideredbeingabletobalancetheenergycostamongdifferentsensorsandtoprolongthenetworklifetime.Inthisthesis,wedoresearchontheapplicationofcontrollablemobilityinwirelesssensornetworkswiththeai

8、mofrepairingcoveragehole,reducingenergyconsumptionandextendingnetworklifetime.Themaincontributionsofourworkaresummarizedasfollows:1)Inordertorepaircoverageholeandbalancesens