收藏本站
《中南大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

无线传感器网络的覆盖优化技术研究

匡林爱  
【摘要】:无线传感器网络是一种由许多低成本、低功耗,具有感知、计算和无线通信等能力的传感器节点通过自组织方式(Ad Hoc)组成的网络。网络利用其传感器节点自身携带的感知器件实现对目标或环境的观察与感知。覆盖问题是无线传感器网络的一个基本问题,它决定了无线传感器网络的感知范围,将在很大程度上影响网络的成本以及网络在各种具体应用中的性能,是衡量无线传感器网络服务质量的一个重要指标。 传感器节点采集到的数据必须与其当时所在的位置相关联才有意义,因此无线传感器网络中传感器节点的定位至关重要。传感器节点的定位技术是无线传感器网络应用中的一个主要支撑技术,是实现无线传感器网络众多应用的前提,传感器节点的定位精度是无线传感器网络的一个关键性能指标。 本论文主要针对无线传感器网络中的传感器节点定位算法与网络覆盖优化技术进行深入地研究与探讨。在传感器节点定位算法方面,主要研究了基于无需测距技术的定位算法;在网络覆盖优化技术方面,分别对动态网络的覆盖优化技术和静态网络的覆盖优化技术进行了研究。本文的主要工作归纳如下: (1)研究了无需测距技术的传感器节点定位算法,提出了一种基于累计观测值的AO-MCL定位算法。传统Monte Carlo定位算法只适合动态网络的传感器节点定位,不适合静态网络的传感器节点定位。本文提出的AO-MCL定位算法是一种给静态传感器节点增加虚拟运动,并利用移动锚节点周期性发布实时位置信息,传感器节点利用所有接收到的锚位置信息进行自定位的Monte Carlo定位算法。仿真实验表明,与传统的Monte Carlo定位算法相比,AO-MCL定位算法在定位精度上有明显的提高。 (2)研究了利用传感器节点移动能力的覆盖优化技术。无线传感器网络通过初始随机部署后,利用其传感器节点的移动能力可以优化其覆盖质量。论文首先针对传感器节点的运动模型为跳跃式运动模型提出了一种使用遗传算法的二次部署算法来优化网络的覆盖质量。当网络中传感器节点的最优的部署位置已知时,论文又提出了一种基于人工免疫算法的二次部署算法来优化网络的覆盖质量。但这两种算法都属于集中式算法,存在集中式算法不可避免的缺点,因此,论文又提出了一种基于协同进化计算的二次优化部署算法来优化网络的覆盖质量。仿真实验表明,论文提出的3种算法都能有效地提高网络的覆盖质量。 (3)研究了静态无线传感器网络的覆盖优化问题。通过散播方式部署的静态无线传感器网络,为达到一定的覆盖质量,通常都是密集部署的,因此,网络中传感器节点的覆盖区域会产生大量的重叠,通过将传感器节点组织成节点子集,在任何时刻都只有一个节点子集是活动的,且活动的节点子集也可以维持网络原有的覆盖质量,这种方法不仅可以优化覆盖冗余,也延长了网络的生存寿命。在组织构建节点子集时,带宽是一个非常重要的影响因素,论文将带宽限制理解成同时活动的一跳邻居节点数限制,提出了一种带宽约束的节点子集选取方法。仿真实验表明,此方法不仅能有效地延长网络的生存寿命,而且也有更好的覆盖质量。
【学位授予单位】:中南大学
【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 沈少伟;;无线传感器网络节能关键技术及能耗一致性研究[J];传感器世界;2012年07期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘少强;庞新苗;樊晓平;钟智;;一种有效提高节点定位精度的改进DV-Hop算法[J];传感技术学报;2010年08期
2 陈凯;张丕状;韩焱;;无线传感器网络节点的模块化设计[J];传感器与微系统;2008年06期
3 汤文亮;黄智水;;无约束插值的Monte Carlo无线传感器网络节点定位方法[J];传感器与微系统;2010年05期
4 黄武陵;艾云峰;;无线传感器网络在智能交通系统中的应用[J];电子产品世界;2008年06期
5 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
6 王洁;王洪玉;高庆华;金明录;;一种适用于移动传感器网络的增强型蒙特卡罗定位跟踪算法[J];电子与信息学报;2010年04期
7 高翔;杨银堂;柴常春;周端;;无线传感器网络中基于区域通信覆盖的节点定位投放算法[J];电子与信息学报;2010年07期
8 任丰原,黄海宁,林闯;无线传感器网络[J];软件学报;2003年07期
9 王福豹,史龙,任丰原;无线传感器网络中的自身定位系统和算法[J];软件学报;2005年05期
10 温俊;蒋杰;方力;班冬松;窦文华;;异构无线传感器网络的转发连通覆盖方法[J];软件学报;2010年09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 聂宽胜;刘军;;WSN定位算法实际应用性能评价指标及其影响因素的分析[J];安防科技;2009年06期
3 刘海波;邹涛;翁哲;;无线传感器网络在执勤枪械定位中的应用[J];安防科技;2009年09期
4 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
5 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
6 冯立波;黄婷;罗桂兰;;基于WSN的森林火灾预警系统设计[J];安徽农业科学;2010年36期
7 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
8 田立国;李猛;刘玥;胡山;李韶远;;基于ZigBee的农作物冠层温度采集节点的设计[J];安徽农业科学;2011年28期
9 徐智勇;吴自友;蔡聪;胡鹏;夏幼明;袁凌云;全鹏;邓冉;;物联网在现代烟草农业中的应用[J];安徽农业科学;2012年01期
10 康鸿雁;;基于GSM短消息的农业大棚信息采集系统设计[J];安徽农业科学;2012年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 彭刚;刘戎;;一种改进的无线传感器网络DV-Hop定位算法[A];广西计算机学会25周年纪念会暨2011年学术年会论文集[C];2011年
2 周大杰;朱玉霞;杜红;刘锐;;物联网技术在环境监管能力建设中的应用研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2011年
3 刘媛媛;李茂军;;基于免疫遗传算法的电力市场竞价方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 ;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
5 彭力;张炜;;基于循环求精的APIT无线传感器网络定位算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 解迎刚;王志良;郑珊山;;基于LANDMARC及其算法改进的RFID室内定位研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 魏振春;杨尚仁;;一种自适应实时无线传感器网络路由协议[A];2011中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2011年
8 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
9 赵志宏;杨绍普;潘存治;陈恩利;;无线传感器网络在工业振动监测中的应用[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
10 刘昊;;面向电子智能服装的人体无线传感器网络构建[A];“力恒杯”第11届功能性纺织品、纳米技术应用及低碳纺织研讨会论文集[C];2011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 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 肖美华;无线传感器网络节点定位关键技术研究[D];南昌航空大学;2010年
4 雷鸣;OFDM系统自适应资源分配算法研究[D];南昌航空大学;2010年
5 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
6 纪江涛;基于传感器网络的智能交通系统模型应用研究[D];山东科技大学;2010年
7 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
8 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
9 丁代民;基于ZigBee的自行火炮定位布阵系统研究[D];郑州大学;2010年
10 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
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 戴海清;李春茂;陈东发;;无线传感器网络节能策略[J];广西师范学院学报(自然科学版);2007年02期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚忠孝;俞立;董齐芬;;基于移动信标的DV-Hop无线传感网络定位算法[J];传感技术学报;2009年10期
2 丁江鹏;陈曙;;一种基于跳数比的无线传感器网络定位算法[J];传感技术学报;2009年12期
3 金仁成;王艳辉;王立鼎;高英明;;无线传感器网络节点硬件平台设计[J];传感器与微系统;2006年12期
4 陈祝荣;刘守斌;;基于无线传感器网络的多参数家庭监护系统[J];传感器与微系统;2009年02期
5 王磊,潘进,焦李成;免疫算法[J];电子学报;2000年07期
6 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
7 陶丹;孙岩;陈后金;;视频传感器网络中最坏情况覆盖检测与修补算法[J];电子学报;2009年10期
8 张良杰,毛志宏,李衍达;遗传算法中突变算子的数学分析及改进策略[J];电子科学学刊;1996年06期
9 李莉;温向明;;无线传感器网络中分簇算法能量有效性分析[J];电子与信息学报;2008年04期
10 刘锋;张翰;杨骥;;一种基于加权处理的无线传感器网络平均跳距离估计算法[J];电子与信息学报;2008年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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 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
3 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
4 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
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
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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 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
3 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
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 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
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 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
8 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
9 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
10 潘恒曦;辛旺;范蟠果;;Zigbee在无线传感器网络中的应用[A];2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2010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 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
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 罗丹彦;无线传感器网络能量高效组建关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
4 毕嘉娜;无线传感器网络能量有效安全路由协议研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
5 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
6 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
7 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
8 李哲涛;多媒体无线传感器网络中若干算法研究[D];湖南大学;2010年
9 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
10 周益明;基于无线传感器网络的温室群监测与控制系统的关键技术研究与实现[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周伟伟;无线传感器网络覆盖问题的研究[D];西安电子科技大学;2010年
2 冯红红;群智能优化算法及其在无线传感器网络布局中的应用[D];吉林大学;2012年
3 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
4 蔡殷;基于无线传感器网络的光强环境监测系统设计[D];华中科技大学;2009年
5 张涛;基于北斗系统的无线传感器网络目标定位算法研究[D];东北大学;2008年
6 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
7 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
8 黄衍玺;基于无线传感器网络的导航系统设计与实现[D];南京航空航天大学;2009年
9 刘阳;无线传感器网络中基于分组的感知查询技术的研究[D];东北大学;2008年
10 冯得明;基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统研究[D];长沙理工大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026