无线传感器网络覆盖控制研究

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1、江苏大学硕士学位论文无线传感器网络覆盖控制研究姓名：蒋丽萍申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：詹永照20090531江苏大学硕士研究生毕业论文摘要随着无线通信、嵌入式和传感器技术的不断发展和进步，无线传感器网络作为一种特殊形式的计算机网络，在军事、安全监视、生态环境监测、医疗健康等领域具有广泛的应用前景。覆盖控制作为无线传感器网络(WSN)中的一个基本问题，可以使无线传感器网络的空间资源得到优化分配，进而更好地完成环境感知、信息获取和有效传输的任务。本文首先研究了无线传感器网络的特点，综述了网络覆盖控制问题的研究现状

2、；在此基础上，提出了一种基于感知概率的覆盖控制算法；接着考虑了不均匀覆盖导致的“覆盖洞”问题，提出了基于移动节点的“虚拟力”方法。具体工作如下：(1)研究了无线传感器网络的特点，综述了无线传感器网络覆盖控制问题的研究现状，分析并指出了覆盖控制研究需要考虑的问题——单重覆盖中网络的服务质量仅仅依赖于单个节点的监测结果，如果个别节点失效可能会导致单点失败的现象，单个节点单重覆盖往往很难满足应用的需求，为此重点介绍了几类典型的k重覆盖算法，并指出了各自方法的特点和当前研究存在的问题。(2)提出了一种新的无线传感器网络覆盖控制算法——基

3、于感知概率模型的k重覆盖算法。该算法依据节点感知能力的强弱，将监测区域中的任一点被该节点监测的情况赋值为某一概率，通过节点间相互交换信息，考虑节点能量大小，进行k组不同工作节点的选择。该方法在有效地保证k重覆盖的前提下，可减少网络工作节点的数目和延长网络的使用寿命。通过定性分析表明，该方法具有较低的数据传输开销和较少的时间耗费。(3)提出了保证覆盖的移动节点优化部署方法。该方法有机结合了动态规划算法和启发式的虚拟力算法，由动态规划算法来保证最佳的连通性，而虚拟力算法考虑合理地移动相应节点。该方法有效地提高了无线传感器网络的连通性

4、和覆盖区域面积，可解决因节点分布局部过于稀疏的先天不足，或因能耗不均匀部分节点过早死亡等导致的“覆盖洞”问题。最后，在NS2网络仿真环境下，设计实现了基于感知概率模型的k重覆盖和移动节点优化部署的仿真程序，仿真实验表明了所提方法的有效性。关键词：无线传感器网络，布尔模型，感知概率模型，覆盖控制，移动节点江苏大学硕士研究生毕业论文ABSTRACTWirelesssensornetworksareusedinawiderrange，suchasinthefieldsofmilitary,security,surveillance，e

5、cologicalenvironmentmonitoring，medicalandhealth．Coveragecontrolcanoptimizethespaceresources，servetotheenvironmentalcompleteawareness，andbeeffectivetoinformationtransmission．Inthispaper,thecoveragecontrolofWSNsisthefocusofresearch，andsomeproblemsofk-coveragecontrolare

6、discussed．Atfirst，thecharacteristicsofwirelesssensornetworksareconsideredandalloverviewofcoveragecontrolispresented．Onthisbasis，acoveragecontrolalgorithmbasedontheprobabilitysensingmodelisproposed．Thenthe’’coveragehole”problemresultedinunevencoverageisconsidered，andt

7、hemethodofthe”virtualforce”basedonmobilenodesispresented．Themainworksareasfollows：Firstly,thispapergivesacomprehensiveanalysisofthecharacteristicsofwirelesssensornetworks，analyzesthecurrentcoveragecontrolresearchofwirelesssensornetwork，introducestheclassificationofat

8、ypicalwirelesssensornetworkscoveragecontrolalgorithms，andpointsouttheissuesofcoveragecontrolofwirelesssensornetwork，ofwhichtheservi