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无线传感网中基于概率衰减模型的节点调度研究

作　者: 程艳蕾
导　师: 任秀丽
学　校: 辽宁大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络三维覆盖控制概率衰减模型节点休眠唤醒
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 35次
引　用: 0次
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内容摘要

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)由大量体积小、成本低、具有感知、计算和无线通信能力的传感器节点组成,网络中的节点可以感知周围的环境并执行简单的计算,通过这种自组织的方式构成了一个高度灵活的、低能耗的网络。它有着广泛的应用前景,在军事、安全、环境监测、医疗健康等领域具有重大的应用价值。由于无线传感器网络自身的传感器节点能量有限、定位困难、部署环境恶劣等特征使得其“节点选择问题”不同于传统的无线网络中的简单路由节点选择机制。无线传感器网络覆盖控制方法通常基于二维平面并采用布尔感知模型的计算方法对冗余节点进行休眠,在实际应用中的局限性和不精确性。因此,对其节点调度和覆盖控制算法的研究具有挑战性。首先,本文简要介绍了无线传感器网络的特征、研究现状、发展前景、体系结构和关键技术等。接着,对现有的无线传感网络的覆盖算法和节点调度问题进行了深入研究,指出了这些算法各自的局限性。同时,介绍了现有的WSN的网络模型和覆盖模型,以及传感器节点的部署方法和唤醒方法。其次,本文研究的主要内容如下:(1)针对实际应用环境对节点感知能力的影响,本文对现有的概率感知模型进行了改进,并利用三维网格对对待监测区域建模;(2)针对当前存在的冗余节点休眠算法过多的依赖邻居节点的信息问题,具有的相对局限性,本文提出了一种全局的基于三维覆盖控制的冗余节点休眠算法;(3)针对现有的基于不分阶段的节点唤醒算法存在的能量消耗不均等问题,提出了一种分阶段的节点唤醒算法,以达到使用较少的节点满足相同的覆盖度要求。最后,利用NS2进行仿真测试,仿真结果表明,该算法均衡了网络节点能量,实现了网络能耗的最大有效性,延长了网络的生存期。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-18
  1.1 无线传感器网络简介  10-11
  1.2 国内外研究现状和应用领域  11-15
    1.2.1 研究现状  11-12
    1.2.2 应用领域  12-13
    1.2.3 三维覆盖控制研究  13-15
  1.3 论文的主要工作  15-16
  1.4 论文的组织结构  16-18
第2章无线传感器网络关键技术  18-28
  2.1 无线传感器网络体系结构  18-23
    2.1.1 无线传感器网络的形成  18-19
    2.1.2 无线传感器网络的体系结构  19-20
    2.1.3 无线传感器节点结构和部署  20-23
  2.2 无线传感器网络的特点  23-24
  2.3 无线传感器网络相关技术  24-26
  2.4 无线传感器网络性能评价指标  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章基于概率衰减模型的三维覆盖控制算法  28-44
  3.1 传感器模型的选择  28-32
    3.1.1 基础知识  28-29
    3.1.2 感知模型  29-30
    3.1.3 网络模型  30-32
  3.2 基于概率衰减模型的三维覆盖控制算法  32-37
    3.2.1 典型的覆盖控制算法研究  32-35
    3.2.2 概率感知衰减模型  35-37
  3.3 相关定义  37-38
  3.4 算法描述  38-39
    3.4.1 初始化阶段  38
    3.4.2 一种全局的无线传感器冗余节点休眠算法  38-39
  3.5 算法流程图  39-40
  3.6 仿真分析  40-43
  3.7 本章小结  43-44
第4章一种分阶段的无线传感器网络节点唤醒算法  44-54
  4.1 无线传感器网络节点调度算法的研究  44-45
  4.2 问题描述  45-46
  4.3 算法描述  46-47
    4.3.1 相关定义  46-47
    4.3.2 一种分阶段的无线传感器网络节点唤醒算法  47
  4.4 算法流程图  47-48
  4.5 仿真分析  48-53
  4.6 本章小结  53-54
第5章总结与展望  54-56
  5.1 工作总结  54-55
  5.2 下一步工作展望  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-60
攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况  60-61

无线传感网中基于概率衰减模型的节点调度研究

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