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《哈尔滨工程大学》 2010年
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无线传感器网络覆盖控制算法研究

张晋  
【摘要】:无线传感器网络技术作为多学科交叉的新型技术,由于其广阔的应用前景,得到了广泛的关注。要实现对分布区域内的各种环境或对象的感知与监测,首要的问题就是必须对监控区域进行有效的覆盖控制。国内外研究人员从覆盖能力、网络连通性、能量有效性与算法精确性等方面对无线传感器网络覆盖控制问题进行了研究,并取得了一些成果。但由于无线传感器网络本身的特殊性,再加上被监测环境的变化复杂,导致目前的覆盖算法在实际应用中具有很大的局限性。本文重点研究具有较大实用性的覆盖控制算法,解决能量受限、通信能力有限及复杂环境条件下的监控区域有效覆盖问题。 在对现有节能覆盖方式分析的基础上,将多因素优化节能与多重覆盖节能方式相结合,提出了一种能量有效的多重物理覆盖算法,在保障覆盖与连通性的前提下,以能量、覆盖度为衡量指标,采用调度机制实现节点轮换活跃与休眠,有效地提高网络生存时间。仿真实验结果表明,与目前典型算法相比,提出的算法在网络生存时间、能量消耗与消亡节点数上具有显著的优势。 分析了不规则区域物理覆盖的连通性问题,对关键区域覆盖控制进行了数学描述,提出了关键区域覆盖启发式优化算法。通过分配不同的权值创建感知区域图和终端集合,创建加权节点Steiner树,形成最少数量格点集并构建覆盖关键区域的传感器放置方法。理论分析证明提出的算法能以优化的传感器节点数量,实现关键区域完全覆盖功能。通过不同场景下、不同参数仿真结果表明,与现有的算法相比,在关键区域格点数、感知范围、发送范围和关键区域格点选择分布概率变化时,提出的算法具有更少的传感器布置数量。 针对具有不同传输半径的不规则WSN的物理覆盖与广播数据信息转发,提出了最小单位圆集信息覆盖算法。该算法以覆盖范围的轮廓集为出发点,以时间复杂度O ( nlogn)有效的计算出覆盖范围的轮廓集,并以节点最少数量的邻居节点子集实现所有邻居节点的覆盖。通过理论分析证明该算法找到的最小单位圆覆盖集与其轮廓集是相等的。大量的仿真实验及与现有的覆盖算法的对比,表明了提出的算法在保证物理覆盖的同时,以最少数量的节点实现了全局信息覆盖。 最后,给出了信息覆盖的数学描述,并从理论上证明覆盖敏感的信息覆盖问题为NP完全问题。针对该问题,提出了覆盖敏感的分布式信息覆盖算法。该算法在每个节点中运行,节点将通过本地选择最少数量的节点实现信息覆盖,该算法同时具有节能的特点。通过与现有的数据查询处理算法的对比,实验结果表明了提出的算法在充分考虑物理覆盖连通性前提下,不仅实现了信息覆盖,而且明显地降低了节点的能耗与数据查询能耗、提高了网络的生存时间。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN929.5;TP212.9

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 向辉;无线传感器网络覆盖控制算法研究[D];江南大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 李石坚;徐从富;吴朝晖;潘云鹤;;面向目标跟踪的传感器网络布局优化及保护策略[J];电子学报;2006年01期
2 金岩;;Analysis of coverage problem under border effects in wireless sensor networks[J];High Technology Letters;2008年01期
3 李建中;高宏;;无线传感器网络的研究进展[J];计算机研究与发展;2008年01期
4 王雪;马俊杰;王晟;;无线传感网络中覆盖能效动态控制优化策略[J];控制理论与应用;2007年06期
5 任丰原,黄海宁,林闯;无线传感器网络[J];软件学报;2003年07期
6 刘明;曹建农;郑源;陈力军;谢立;;无线传感器网络多重覆盖问题分析[J];软件学报;2007年01期
7 陶丹;马华东;刘亮;;基于虚拟势场的有向传感器网络覆盖增强算法[J];软件学报;2007年05期
8 毛莺池;冯国富;陈力军;陈道蓄;;与位置无关的无线传感器网络连通性覆盖协议[J];软件学报;2007年07期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄布毅;何超前;李冬富;石军;;基于无线传感器网络的家庭安防报警系统设计[J];安防科技;2008年03期
2 叶青;周鸣争;;基于“基站”通信原理的无线传感器网络认证技术[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年02期
3 余华;吕宁波;;基于无线传感器网络的农田信息管理系统的研究[J];安徽农业科学;2010年32期
4 赵养社;;基于无线传感器网络和GPRS网的灌溉系统研究[J];安徽农业科学;2011年07期
5 文黎明;龙亚兰;;物联网在农业上的应用[J];现代农业科技;2010年15期
6 罗立辉;张耀南;;无线传感器网络在冰川环境监测中的应用研究[J];冰川冻土;2008年06期
7 张立;刘云;;网格移动的无线移动传感器网络部署算法[J];北京交通大学学报;2007年05期
8 唐慧强;刘璇;;基于ZigBee的轮胎压力监测系统设计[J];北京交通大学学报;2008年06期
9 吴昊;程超;;无线传感器网络针对多维网格的密钥预分配方案的改进[J];北京交通大学学报;2009年02期
10 任枫轩;王家驹;李伟;;嵌入式无线网络节点的设计[J];办公自动化;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 彭力;李超;赵龙;谈金东;;基于移动传感网络模型的多机器人编队控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 ;Energy-Efficient Optimal Scheme Based on Mixed Routing in Wireless Sensor Networks[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 何坚;方康玲;李晓卉;韩维;;基于无线传感器网络的涉密载体智能监管系统研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
4 张帆;刘刚;刘春红;;基于WEB和GPRS的温室远程监测与管理系统设计[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
5 刘珩;安建平;邓轶敏;;移动型传感器网络协议及组播体系结构分析[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
6 李雄伟;杨义先;周希元;;无线传感器网络路由协议安全性研究[A];2005年信息与通信领域博士后学术会议论文集[C];2005年
7 马天;黄建国;陈建峰;;WSN监测系统中声压分布二维可视化研究[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
8 顾持真;夏正兴;何跃平;朱烨昕;姜晨光;;从DC到IC到SC兼论智慧城市的构建[A];第十三届中国科协年会第11分会场-中国智慧城市论坛论文集[C];2011年
9 付晓;王勇;仇永生;;基于nRF905的无线传感器网络节点的设计[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(下册)[C];2008年
10 杨晟;朱诗兵;;通用化WSN体系结构研究[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(下册)[C];2008年
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1 王蕊;无线传感器网络部署与拓扑控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 孙玉婷;基于柱形换能器的水下传感器网络组网协议研究[D];中国海洋大学;2009年
3 罗汉江;海洋监测传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
4 郭瑛;基于事件触发的无线传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
5 周鹏;水下传感器网络海上试验平台的研究与设计[D];中国海洋大学;2010年
6 刘昕;基于无线传感器网络的目标跟踪系统中的算法研究[D];华中科技大学;2010年
7 窦亚玲;基于直觉模糊集的多约束网络路由决策方法研究[D];华中科技大学;2010年
8 蒋鼎国;无线传感器网络农业信息监控系统设计与数据融合研究[D];江南大学;2010年
9 佟吉钢;高性能嵌入式系统技术及应用的若干问题研究[D];南开大学;2010年
10 高艺;能源自给低功耗无线传感器网络关键技术研究[D];南开大学;2010年
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1 叶青;基于可信的无线传感器网络认证技术的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 谌业滨;无线传感器网络自身健康状态融合机制研究[D];南昌航空大学;2010年
3 高丽丽;大功率电动汽车多功能智能快速充电机的研究[D];山东科技大学;2010年
4 乔田田;无线传感器网络路由协议研究[D];山东科技大学;2010年
5 彭慧;面向离散型制造业的嵌入式MES检测终端开发[D];浙江理工大学;2010年
6 刘兰涛;无线传感器网络中时间同步技术的研究[D];郑州大学;2010年
7 杨伟伟;基于LEACH的WSN分簇路由协议研究[D];郑州大学;2010年
8 石莹;基于粒子群的无线传感器网络定位技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 黎作鹏;基于移动锚节点的无线传感器网络定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 段玉杰;IR-UWB无线传感器网络中基于TOA的定位算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙其博;刘杰;黎羴;范春晓;孙娟娟;;物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J];北京邮电大学学报;2010年03期
2 郑增威;周晓伟;霍梅梅;应晶;;基于分组转发状况的车载自组织网络路由算法研究[J];传感技术学报;2011年05期
3 胡曦明;董淑福;王晓东;韩仲祥;;无线传感器网络的军事应用模式研究进展[J];传感器与微系统;2011年03期
4 陈志;王汝传;孙力娟;;无线传感器网络的自组织机制研究[J];电子学报;2007年05期
5 陶丹;马华东;刘亮;;视频传感器网络中路径覆盖增强算法研究[J];电子学报;2008年07期
6 杨辉强;李德英;李政;;定向传感器网络中的最小化覆盖间隙和最大化网络生命时间问题的研究[J];电子学报;2010年S1期
7 周顺;张西红;;军用无线传感器网络的理论和实践[J];国防科技;2009年04期
8 牟连佳,牟连泳;无线传感网络及其在工业领域应用研究[J];工业控制计算机;2005年01期
9 周彤,洪炳镕,王燕清;移动感知网的快速自展开算法[J];哈尔滨工业大学学报;2005年07期
10 张云洲;吴成东;薛定宇;纪鹏;贾子熙;;基于无线传感器网络的建筑灾难应急救援系统[J];计算机工程与应用;2007年08期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 刘丽萍;无线传感器网络节能覆盖[D];浙江大学;2006年
2 陶丹;视频传感器网络覆盖控制及协作处理方法研究[D];北京邮电大学;2007年
3 任彦;无线传感器网络覆盖与拓扑控制理论与技术研究[D];北京交通大学;2008年
4 张红武;无线传感器网络中目标覆盖算法研究[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李超;无线传感器网络协作算法研究[D];江南大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李石坚;徐从富;吴朝晖;潘云鹤;;面向目标跟踪的传感器网络布局优化及保护策略[J];电子学报;2006年01期
2 任丰原,黄海宁,林闯;无线传感器网络[J];软件学报;2003年07期
3 李建中,李金宝,石胜飞;传感器网络及其数据管理的概念、问题与进展[J];软件学报;2003年10期
4 李建中,郭龙江,张冬冬,王伟平;数据流上的预测聚集查询处理算法[J];软件学报;2005年07期
5 任彦;张思东;张宏科;;无线传感器网络中覆盖控制理论与算法[J];软件学报;2006年03期
6 王伟平;李建中;张冬冬;郭龙江;;基于滑动窗口的数据流连续J-A查询的处理方法[J];软件学报;2006年04期
7 郭龙江;李建中;李贵林;;无线传感器网络环境下时-空查询处理方法[J];软件学报;2006年04期
8 马华东;陶丹;;多媒体传感器网络及其研究进展[J];软件学报;2006年09期
9 王伟平;李建中;张冬冬;郭龙江;;一种有效的挖掘数据流近似频繁项算法[J];软件学报;2007年04期
10 李贵林;高宏;;传感器网络中基于环的负载平衡数据存储方法[J];软件学报;2007年05期
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1 徐健;李小珉;;基于AT86RF212的无线传感器网络节点设计[J];传感器与微系统;2010年04期
2 金福宝;曹军;;无线传感器网络节点的低功耗设计[J];传感器与微系统;2007年04期
3 魏书芳;孙同景;孙波;郭源生;;ZigBee无线传感器网络在煤矿中的应用[J];微计算机信息;2007年32期
4 孙延明;刘志远;蔡春丽;柴寿臣;刘继江;;低功耗无线传感器网络节点的设计[J];微计算机应用;2009年02期
5 潘惠惠;巢佳;;无线传感器网络在信息家居网络控制系统中的应用[J];数字技术与应用;2010年07期
6 徐合龙;纪金水;;无线传感器网络点对点通信设计与实现[J];西北民族大学学报(自然科学版);2009年03期
7 陆克中;黄刘生;万颍渝;徐宏力;;无线传感器网络中传感器节点的布置[J];小型微型计算机系统;2006年11期
8 敦旭锋;田丰;孙小平;;无线传感器网络节点的研究与设计[J];沈阳航空工业学院学报;2007年05期
9 刘丽;唐松;毛善国;;多目标跟踪传感器网络的节点设计[J];计算技术与自动化;2009年03期
10 吴福霞;王振友;程海涛;;无线传感器网络应用于环境监测系统[J];科技信息;2010年06期
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1 龙昭华;李景中;蒋贵全;张林;;基于无线传感器网络的普适计算研究[A];第六届和谐人机环境联合学术会议(HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议(NCMT2010)、第6届全国人机交互学术会议(CHCI2010)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2010)论文集[C];2010年
2 袁蕊;;基于矿井节能的无线传感器网络MAC协议的研究[A];煤矿自动化与信息化——第20届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第2届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集[C];2010年
3 徐久强;卢锁;赵海;崔行兵;刘大鹏;;基于蚁群算法的无线传感器网络路由算法的研究[A];第八届沈阳科学学术年会论文集[C];2011年
4 刘阳;杨晓春;王斌;于戈;李斌阳;;无线传感器网络中一种基于历史数据分组的感知查询技术[A];第二十四届中国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2007年
5 任玲;唐昊;周雷;魏振春;;一种能量高效的无线传感器网络自适应传输方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
6 邢佩龙;徐久强;赵海;田鹤;;无线传感器网络中的模糊质心算法[A];第八届沈阳科学学术年会论文集[C];2011年
7 郭旭斌;叶长城;王忆文;李辉;;基于无线传感器网络的室内定位系统[A];第十五届计算机工程与工艺年会暨第一届微处理器技术论坛论文集(A辑)[C];2011年
8 马礼;唐长茂;;一种基于分簇的无线传感器网络数据存储管理系统[A];2010年第16届全国信息存储技术大会(IST2010)论文集[C];2010年
9 骆吉安;柴利;;无线传感器网络的滚动时域状态估计方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 曹芳菲;何文麟;陈红;;无线传感器网络中基于预测的Top-k监测(英文)[A];第二十五届中国数据库学术会议论文集(一)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 美国专利律师 谭文晔 薛之扬;无线传感器网络技术专利分析[N];科技日报;2010年
2 本报记者 赵建国;无线传感器网络改变未来世界[N];中国知识产权报;2011年
3 温雅路;利用无线传感器网络提高地质灾害监测能力[N];人民邮电;2008年
4 赛迪顾问信息产业研究中心高级咨询师 王坤;国内外物联网技术研究进展[N];通信产业报;2009年
5 本报记者 姚传富;科学准确地认识物联网[N];人民邮电;2009年
6 沈建苗 编译;理智部署无线传感网[N];计算机世界;2010年
7 卞 辑;无线传感器网络观测平台投入应用[N];中国气象报;2011年
8 ;无线传感器网络供电获新援[N];计算机世界;2004年
9 罗清岳;让无线传感器网络走入生活[N];电子资讯时报;2007年
10 记者 陆成钢 通讯员 尚晓天;以无线传感器网络打造智能化城市[N];嘉兴日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马永波;无线传感器网络精确动态定位及其安全性问题研究[D];吉林大学;2010年
2 赵宝康;无线传感器网络隐私保护关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
3 谷雨;无线传感器网络中目标覆盖的研究[D];中国科学技术大学;2010年
4 周彦;无线传感器网络中基于量化信息的目标状态估计与融合[D];上海交通大学;2010年
5 丁英强;基于无线传感器网络的定位和跟踪算法研究[D];天津大学;2009年
6 范高俊;无线传感器网络覆盖性能评估与提高[D];国防科学技术大学;2009年
7 李玉凯;无线传感器网络高能效可靠数据传输理论及应用研究[D];华北电力大学(北京);2011年
8 李志刚;无线传感器网络分布数据存储策略研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 姜宇;基于无线传感器网络的远程抄表关键技术研究[D];吉林大学;2011年
10 王伟;无线传感器网络若干关键技术研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐健华;无线传感器网络目标优化覆盖的研究[D];南京邮电大学;2011年
2 杨凤伟;无线传感器网络覆盖算法研究[D];南京邮电大学;2011年
3 龚静;无线传感器网络中基于压缩感知技术的数据压缩方法研究[D];西南交通大学;2011年
4 杨健;无线传感器网络中睡眠调度的研究[D];黑龙江大学;2012年
5 郭保东;基于无线传感器网络的温室测量系统研究[D];山东科技大学;2011年
6 李伟;基于无线传感器网络的区域覆盖及目标定位的研究[D];东北大学;2008年
7 许文君;无线传感器网络休眠调度算法研究[D];南京邮电大学;2012年
8 毛沙;无线传感器网络节能优化策略研究[D];合肥工业大学;2011年
9 孙泽宇;无线传感器网络中覆盖控制算法的研究[D];兰州大学;2011年
10 周裕秀;无线传感器网络演化特性研究[D];广西师范大学;2012年
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