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《华中科技大学》 2011年
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无线传感器网络若干关键技术研究

王伟  
【摘要】:无线传感器网络的根本任务是快速准确获取物理世界中有价值的信息。但无线传感器网络面临节点计算能力、存储能力、通信能力有限,特别是电源能量十分有限的问题。本文就无线传感器网络的三大关键技术进行研究,主要包括路由协议、数据融合和网络安全技术的问题。研究的主要目的是为了达到优化网络结构、节省网络能量、提高网络中节点能量负载均衡性、延长网络生命期以及提高网络的安全性和保证网络的可靠性。 文中针对分簇网络结构的特点以及存在的一些问题,结合树型网络结构的优点,提出了一种基于分簇和树型混合结构的路由算法,该算法通过最小生成树的策略将网络中的簇头节点以树型结构组织起来,形成新的路由方式,最优化网络中直接与基站进行通信的节点的数目,减少簇头节点的能量消耗,提高网络能量利用率,延长节点的使用寿命。 论文针对节点分布密度较大的网络的特征和存在大量冗余节点的问题,分析了网络中冗余节点的判定方法,提出了一种基于分簇的监测节点子集划分方法和簇内节点调度算法,其主要思想是:网络分簇完成后,根据簇内节点的分布情况,分析节点的覆盖率,根据冗余节点判定方法,将簇内节点分成若干个监测节点子集,各个监测节点子集按照调度规则进行轮换工作,减少每轮中发送数据的节点的数目,节省了网络中节点的能量消耗,延长网络的使用寿命。 针对无线传感器网络中的数据融合可靠度问题,文中分析了数据融合的时间可靠度和空间可靠度,提出了一种自适应的基于时间和空间可靠度的数据融合算法,算法的主要思想是:通过控制簇内发送数据的源节点的数量来调整簇头节点执行数据融合操作的空间可靠度,通过控制源节点发送数据的频率来调整数据融合操作的时间可靠度,该算法利用网络中监测事件特征的数据融合观测可靠度来逐步调整数据融合可靠度来达到期望可靠度,达到在满足监测需求的前提下使网络能量消耗最优化。 文中针对无线传感器网络的故障节点诊断问题,考虑执行网络故障节点诊断的高效和准确性,提出了一种基于分簇网络结构的实时节点故障诊断算法,该算法的主要思想是:在分簇完成后,簇头节点执行节点故障诊断算法,算法利用一种基于测试结果比较的方法来判定节点是否是故障节点,各簇簇头在网络中并行检测各个簇内的节点。该算法简化了故障诊断算法的复杂度,大大节省了诊断所需时间,提高了故障诊断的效率,同时改善了网络的能量消耗和改善网络监测的可靠性。 论文最后对全文进行总结,指出论文的创新点以及提出了今后可继续研究的工作。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN929.5;TP212.9

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 程远国;陈云;杨津骁;;传感器网络时间差双曲线目标定位方法[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2013年01期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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10 于亮亮;刘刚;王俊;;基于IEEE802.15.4的温室环境信息采集系统[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陆军;基于组合学的数据编码方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张晋;无线传感器网络覆盖控制算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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4 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
5 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
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8 张书奎;无线传感器网络中信息分发的可靠性研究[D];苏州大学;2010年
9 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
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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 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
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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
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7 张永琦;无线传感器网络中基于网关的分级簇算法研究[D];郑州大学;2010年
8 张磊;基于无线传感器网络的实验管理系统的设计与实现[D];郑州大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 张丽霞;汪文勇;李炯;;无线传感器网络的目标定位问题研究[J];电子科技大学学报;2006年02期
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 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
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3 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
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6 万传飞;杜尚丰;;无线传感器网络LEACH算法的改进与仿真[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
7 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
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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9 朱政坚;无线传感器网络安全关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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10 卢建刚;无线传感器网络路由算法的研究[D];江南大学;2012年
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