基于能量最优的无线传感器网络覆盖问题的研究

《基于能量最优的无线传感器网络覆盖问题的研究》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、基于能量最优的无线传感器网络覆盖问题的研究李耀兵2016年1月中图分类号：TP393.1UDC分类号：004.75基于能量最优的无线传感器网络覆盖问题的研究作者姓名李耀兵学院名称自动化学院指导教师张百海教授答辩委员会主席夏元清教授申请学位工学硕士学科专业控制科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月ResearchonthecoverageproblemforwirelesssensornetworkswiththeoptimazitionofenergycomsumptionCandidateName：YaobingLiSch

2、oolorDepartment:SchoolofAutomationFacultyMentor:Prof.BaihaiZhangChair,ThesisCommittee：Prof.YuanqingXiaDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获

3、得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要覆盖控制问题是无线传感器网络服务质量的基本问题之一，其反应了目标区域被监测的程度。在本文中，针对同构和异构移动传感器网络提出了两种以优化传感器节点能量分布为目标的覆盖控制策略。由于虚拟力算法的简单和实用，因此常用于移动传感器网络节点的覆盖控

4、制中。本文首先对该算法的基本原理进行了详细的分析和研究，针对基本虚拟力模型中所存在的覆盖控制速度较慢的不足，同时考虑覆盖控制的稳定性，提出在其模型的吸引力部分中加入类指数力，得到改进型虚拟力模型，并据此形成了改进型虚拟力覆盖控制算法，通过仿真实验验证，相比于基本虚拟力算法，改进型虚拟力覆盖控制算法在速度上有将近4倍的提升，极大地缩短了完成网络覆盖控制所需要的时间。然后，分析了节点剩余能量分布均匀性对网络生命周期的影响，设计了包含节点剩余能量信息的能量调节函数，对节点移动时受到的虚拟力幅值进行调节，实现了对节点移动距离的控制，从而间接地调节了节点剩

5、余能量的分布。通过仿真实验证明，加入了能量调节函数的覆盖控制策略使得节点能量分布系数下降了66%左右，极大地改善了节点能量的分布情况。最后，对异构移动传感器网络的形成和分类进行了简单的介绍和分析，着重研究了由不同感知范围节点所组成的异构网络的覆盖控制问题。根据异构网络覆盖控制时节点之间理想距离的特殊性，修改了同构网络虚拟力模型中的部分参数，使之可以适用于异构网络。同样将能量调节函数引入到节点所受虚拟力幅值的调节中，对节点的移动距离进行调节。通过仿真实验证明，所提出的覆盖控制策略可以使节点能量分布系数下降约70%，实现了改善节点能量分布的目标。关键

6、词：无线传感器网络；覆盖控制；能量调节I北京理工大学硕士学位论文AbstractThecoveragecontrolproblemasoneofthefundamentalissuesinwirelesssensornetworks(WNSs)isakeyindexthatreflectshowwellaninterestedareaisapperceived.Inthiswork,twodifferentcoveragecontrolstrategieswereproposedtooptimizethenoderesidualenergydis

7、tributionforhomogeneousandheterogeneousWNSs.Firstly,thebasicprincipleofvirtualforcealgorithm(VFA)wasintroduced.InordertosolvethelowredeploymentspeedproblemofbasicVFA,amodifiedofbasicvirtualforcealgorithm(MVFA)proposedbyaddinganindexforcetoattractivepattern.Thenumericalsimulat

8、ionshavecarriedouttoillustratethattheMVFAcanuselesstimethantheVFAtoc