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无线传感器网络连通与覆盖的研究

黄铮  
【摘要】:随着信息技术的飞速发展,使得将计算、通信、网络与传感等功能都集成在一个设备成为可能,无线传感器网络就是这些技术紧密结合的产物。无线传感器网络是普适计算的重要研究领域。集成有传感部件、微处理器和通信模块的微型传感器节点通过自组织的方式构成无线传感器网络,完成对环境的数据采集和监测。无线传感器网络已逐渐成为工业界及学术界的一个研究热点,在军事和民用领域有着非常广阔的应用前景。 连通与覆盖是无线传感器网络的两个最基本的问题。无线传感器网络的连通指的是任意两个节点之间都能够进行通信,这是节点自组织形成网络的前提。覆盖是指通过所有节点能够对整个目标区域进行监测,从而达到信息采集的目的。连通与覆盖不仅决定了一个无线传感器网络能否正常工作,还在很大程度上影响着整个网络的能耗、生存时间和服务质量等重要参数。因此,对无线传感器网络连通与覆盖的研究具有积极的理论意义和广泛的应用价值。 本文首先对无线传感器网络的基本理论及国内外对无线传感器网络的研究现状进行了简要说明。在分析无线传感器网络相关技术的基础上,介绍了无线传感器网络的主要特点。在网络连通性的研究中,本文建立了相应的数学模型,通过计算机来模拟抛撤节点,进而生成无线传感器网络;然后对大量的仿真结果,从网络单连通和重连通两个角度进行统计分析,最后得到了一系列具有实际指导意义的结论。论文接下来对网络的覆盖性进行了研究,详细介绍了覆盖性问题的分类,阐述了判断覆盖控制算法优劣性的丰要标准,并重点对目前较为典型的Node Self-Scheduling、暴露穿越、最坏与最佳情况三种覆盖控制算法与协议进行了分析,研究了它们的理论基础和实现方法,比较了它们的优缺点。论文最后从理论上提出了一个改善无线传感器网络覆盖性的方法。该方法通过对网络中的冗余节点进行有目的的移动,可以在降低移动能耗的同时完成对网络覆盖能力的改善。


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